烟气混合流场模拟计算

本次研究的管道为加热炉出口烟气管道(DN1200)和引风机出口管道(DN2000)组成的管系。两个管道出口处压力和温度不同,烟气流速相差很大。为了防止在实际运行中,出现流体回流反混现象,在设计中采用Gambit软件建模,Fluent软件进行流体流场模拟。在模拟时定义质量流量边界条件。通过本次研究,从理论上模拟两股流体的流动情况及混合时两种流体的流动状态,通过计算,两股流体混合后流动正常,引风机出口管道流体不会出现回流现象。     

超低温精馏塔顶回流管中气液两相流动数值模拟研究

超低温精馏分离稳定性同位素13C中试装置运行中出现塔顶冷凝回流管道流动不畅的现象,影响整个精馏系统的稳定运行,本文针对以上问题,运用计算流体力学的方法,采用商业软件FLUENT14.0,运用VOF模型,以CO(g)-CO(l)为介质,对管道内超低温两相流体的流动过程进行了三维非稳态数值模拟,得到了压力、速度、壁面剪切力、气液两相体积分率在管道内的分布情况,并对不同管道位置处气液两相流的相互作用进行了分析,揭示了超低温两相流体在管内流动的特性,从而为稳定同位素13C产业化生产装置的管道设计提供了理论基础和设计依据。     

机坪输油管道冲刷腐蚀研究

研究了冲刷腐蚀过程的发生机理,分析了流体的流速、管道的结构、流体中的第二相、流体的流动状态等因素对冲刷腐蚀过程的影响。就机坪输油管道系统中常见的易腐蚀管件90°弯管和T形管的冲刷腐蚀问题展开讨论,采用ANSYS 3.0软件中Fluent模块进行数值模拟,计算在不同工况下管道冲蚀减薄规律和特点,从而解释腐蚀的破坏程度。最后考虑到管材冲刷腐蚀的减薄程度和机坪输油系统的设计使用年限,得出冲刷腐蚀对于机坪输油管道使用寿命的影响。     

管道阻力计算

<正> 管道阻力计算的目的在于:1)选择合适的泵、压缩机和风机等动力设备,2)由允许的阻力降来校核所选定的管道内径和流体流速。管道阻力包括直管段内摩擦阻力和管件阀门等处所引起的局部阻力。对于气一液二相流的管道阻力,要比单相流大很多。(一)单相流阻力计算1.直管摩擦阻力直管阻力是流体在直管中,由于粘性和质点之间的位移而产生的,因为是伴随着流体的流动同时出现的,故又可称为沿程阻力。ΔP=λ(W~2γL)/(2g d)×10~(-4)(公斤/厘米~2)     

微通道内连续合成十二烷基苯磺酸的响应面分析及混合过程模拟

随着精密加工技术的发展,特征尺寸小于1mm的微化工设备因其高效的传质传热效能及本质安全特性逐渐被应用在许多有机合成工艺中。微通道内连续合成十二烷基苯磺酸是开发高效、绿色、安全的磺化工艺的重要基础。本文通过响应面实验方法,研究温度、流量、SO₃/DDB摩尔比对微反应器内十二烷基苯磺化工艺的交互影响,发现产品活性物质含量受流量影响最大,而T形结构微混合器中流量这一因素主要影响流体碰撞强度和停留时间。因此,利用CFD计算流体力学方法对T形微混合器内流体进行表征。模拟了T形混合器内不同流速下SO₃和DDB的混合状态,发现其混合状态变化规律与实验所得结论基本一致,低流速时混合器内混合效果不强,随着流速的增加,混合器内组分互相混合的区域明显增多。认为是流速的增大使得混合器内流体受到的惯性力增大,且增强了混合处流体的碰撞,相对地使混合器内流体受到表面张力减小,增强了混合效果。研究了有无溶剂条件下不同流速时T形微混合器内水和甲苯两相流体混合状态,发现无溶剂条件下流速为0.12m/s时,两相流体受界面张力作用发生一定程度混合后分离呈泰勒流形式流动;流速为0.15~0.17m/s时,混合现象消失,流体直接呈泰勒流形式;流速为0.19~0.21m/s时,受对撞效果增强影响再次出现混合部分。而有溶剂条件下,流体不再出现明显的泰勒流,而是以特征尺寸小于管道尺寸的小液滴的形式在管道内流动,流速为0.12~0.17m/s时流体呈不规则流动,流速为0.19~0.21m/s时流体以密度从大到小由内而外分布在管道径向方向上。认为是溶剂的引入减小了界面张力的作用,使得Re数升高时,惯性力的主导作用更强。     

稠油集输伴热管道轴向温度场数值模拟算法研究

分析了稠油集输伴热管道的传热特点,并在此基础之上建立伴热管道轴向温度场数值模拟的物理模型,给出求解的数学模型。求解方法与前人的方法有很大不同,其将欧拉坐标下伴热管道充分发展之后的稳态温度场看做是拉格朗日坐标下某一层流体从管道入口流动到管道出口温度场非稳态发展的结果。在求解过程中选取合适的极坐标奇点和边界条件的处理方法,确定最终的算法并进行算例分析,验证算法的良好性能。     

磷精矿料浆输送管道减阻效果研究

减阻剂可以在不改变管道运行方式的条件下,降低管道内处于湍流状态流体的摩阻压降,提高流体的输送流量。从某企业磷精矿料浆管道输送的实际情况出发,利用自行设计的减阻剂室内环道装置进行模拟与评价,研究了减阻剂种类和浓度及管道流体雷诺数对减阻效果的影响。实验得出,在室温(25℃左右)、聚丙烯酰胺质量浓度(单位体积的料浆中含有减阻剂的质量)为500 mg/L、雷诺数为14 154(对应管道流速为2.21 m/s)条件下,磷精矿料浆的输送流量从2.31 m3/h提高到3.36 m3/h,增速为45.6%。     

水平90°弯管内冰浆流体流动特性的数值模拟

以水平面上90°弯管内冰浆流体等温流动为研究对象,采用双流体混合模型,借助于计算流体力学(CFD)模拟方法,研究了90°弯管内冰浆流体三维流动特性.结果表明,冰浆流体在弯管内湍流流动过程中,会呈现出类似于单相流体流经弯管时的二次流现象.弯管内的二次流动加剧了冰粒子与液体相间的混合,使得冰粒子在弯管出口截面处趋于均布.通过比较不同湍流模型计算获得的冰浆流体管道压降,发现模拟值与实验值间的相对误差均可控制在士20％内,但模型精度不尽相同;当浆体处于低速高浓度区域时,k-ε湍流模型预测效果较为理想.随着冰粒子浓度降低,由k-ω和SA(Spalart-Allmaras)湍流模型得到的管道压降模拟结果与实验测试值更为接近.     

幂律流体偏心环空螺旋流流场数值模拟分析

本文利用流体计算软件PHOENICS对幂律流体在偏心环空管道内的流动状态进行数值模拟，模拟范围包括浓度分别为0，200，400，600，800mg／L的聚丙烯酰胺水溶液在偏心度分别为40％和80％的偏心垂直环空管道内的流动状态。并利用Sci、Origin、Photoshop等后处理软件对数据、图片进行处理，用图片和图表的方式，直观的定性分析速度和偏心度对偏心环空流场特性的影响。     

三通管冲刷腐蚀数值计算

三通管在工业中使用很普遍,随着工业的不断发展,三通管受到的冲刷腐蚀也越来越严重。根据流体流动的基本规律,建立了冲刷腐蚀的数学模型,运用SIMPLE算法求解方程组。研究结果表明:三通管出口段壁面受到了流体的冲刷腐蚀,最严重的部位在出口段管中心左右0.03 m处,此处受到的剪切应力最大。流体的流体力学因素对管道冲刷腐蚀也有影响,入口流速和流体粘度越大,冲刷腐蚀越严重,出口段管的直径越大,冲刷腐蚀越轻,含气量对冲刷腐蚀的影响是先变大,后变小。     

Numerical modeling study for the analysis of transient flow characteristics of gas, oil, water, and hydrate flow through a pipeline

This study presents the development of a four-phase, four-fluid flow pipeline simulator to describe simultaneous flow of gas, oil, water, and hydrate through a pipeline. The model has been equipped with a phase behavior model and hydrate equilibrium model to efficiently estimate thermodynamic and hydrodynamic properties of multicomponent mixtures. The governing equations are formulated for describing the physical phenomena of mass, momentum, and heat transfers between the fluids, and the wall. The equations are solved by utilizing the implicit finite-difference method on the staggered-grid system which can properly describe the boundary conditions as well as phase appearance or disappearance. The developed pipeline simulator has been validated against the field data presented by a previous investigator, and their matches are found to be relatively excellent. The model also has been applied to a multi-component, four-phase flow system in order to examine the transient flow characteristics in pipeline. Also, the potential and the location of hydrate formed in the pipeline have been studied by analyzing the flow characteristics. As a result, it was found that a pipeline system flowing gas, oil, water, and hydrate could be optimized by systematically investigating the hydrodynamic variables for the prevention of hydrate formation.     

高含CO_2储气库集输管道腐蚀防护研究

以某储气库工程为背景,结合CO2的腐蚀机理及影响因素对该工程工况条件下的集输管线的腐蚀情况进行了深入分析,结果表明:集输管线在0.81 MPa的CO2分压作用下将发生严重的腐蚀破坏,运行温度位于中温区,腐蚀产物膜的耐蚀性差,腐蚀特征以点蚀为主,同时介质流速及Cl-离子的存在进一步加剧了CO2对集输管线的腐蚀。结合腐蚀情况及实际工况条件,比选了几种针对性的腐蚀控制措施,根据最终的经济比选结果及优缺点比较,推荐集输管线选择经济、安全的316L+L450Q形式的复合钢管,后期的试验结果表明:在本工程工况条件下复合钢管的母材及环焊缝焊接接头具备良好的耐蚀性能及力学性能,满足本工程的运行要求。     

Experimental test of a model for laminar slurry flow with sedimentation

The ability of a flow-sedimentation model to simulate the flow of a slowly-settling suspension being transported in the laminar regime through a pipeline with a constant overall pressure drop imposed on it was assessed using experimental scaled-down pipeline data. Comparison of predicted volumetric flow rate versus time profiles to those observed suggested that the blockage process took place in two steps. Initially, a sediment grew on the lower pipe wall and the flow gradually lessened, as was modelled. As the flow slowed down, ultimately a plug, which enclosed the full cross-section of the pipe, formed and lead to the rapid blockage of the pipe. It was envisioned that the granular properties of the concentrated suspension became dominant during the final blockage process. A deposit velocity criterion was also developed from the flow-sedimentation model and was used to generate a deposit velocity versus pipe diameter plot. Results from the plot indicate that the laminar pipeline flow of a slowly-settling suspension is possible in small diameter pipes.     

加氢反应气液两相流管路压降计算

炼油化工装置中,存在很多气液两相流管道,任何两相流的管道,都会比单向流时的流动存在很大偏差,从而影响压降的计算。对气液两相流管道压降计算的方法也经历了不同的阶段。加氢反应系统存在很多气液两相流管道,因此找到合适的计算方法是十分必要的。叙述了不同的两相流管道计算方法,选择计算误差更小的Dukler方法进行实例应用,这种方法现在应用的更多更符合工程实际计算结果。     

管道结蜡层温度分布计算研究

通过对试验环道上测试段相关数据的测试,对比分析测试段管壁有沉积物和无沉积物时测试段管壁内温度分布的不同表达式,根据能量方程建立了无量纲温度分布方程,利用贝赛尔函数推导出原油在层流状态下沉积层表面温度分布、沉积层热流密度、油流温度分布等相关温度场的计算公式,为研究蜡沉积规律,定性分析管路结蜡层厚度和制定合理的清管方案奠定了理论基础.     

离心泵组合操作方式的简易判据

多台离心泵的串联和并联操作均能提高管路的流量,但对不同的管路系统哪种操作方式更能有效地提高流量,必须通过计算才能确定。因此提出一种离心泵组合操作方式的简易判据,能方便、准确、快速地确定适宜的离心泵组合操作方式。     

基于WebGIS输油管道信息管理系统构建

介绍了长距离输油管道的特点与WebGIS的优势,根据用户的需求分析,确定了功能设计、结构设计与数据库设计,以ArcGISServer作为WebGIS开发系统,SQLServer作为存储管道数据的数据库,采用ArcSDE作为GIS服务器,构建了支持管道管理各项工作的基于WebGIS信息管理系统。实现了信息分级管理、定位查询、设施与工艺流程等查询、三维显示、风险区划等功能。实例表明：作为一种管理手段,基于WebGIS的信息管理系统能够提升信息管理水平,提高了工作效率,是管理部门强有力的辅助工具之一。     

输气管道中气油水和水合物的瞬态流动特性数值研究

对输气管道中气油水以及水合物的流动特性进行了四相四组分的数值计算研究。应用了相行为模型以及水合物相平衡模型对多组分的混合流动热力性质和水力特性进行研究。提出了相关的控制方程,并对流体与管壁之间的质量、动量以及热传递物理现象进行了描述。应用交错网格技术和有限差分法对控制方程进行求解,对边界条件和相的消失以及出现做出了很好地描述。用前人的调查结果对本文的模型进行了验证。应用此模型对管道中的流体流动特性进行了数值模拟,并通过分析所得结果对水合物的形成位置或潜在的形成位置进行了预测;通过对油气水以及水合物的水力流动特性进行分析,给出了输气过程中防止水合物的形成的方案。     

水合物浆在管道中的流动安全

摘要：搭建了环境温度控制室,将直径为42mm,长为30m的不锈钢环道安置在其中。借助于实验环道分别进行了固相体积浓度为0～70％、平均流速为0.5～3.6m.s^-1的四氢呋喃水合物浆和HCFC-141b水合物浆的流动实验。发现管道中两种水合物浆的压降梯度随流速的增加而增加;而与水合物体积浓度的关系都存在一个临界值,分别为50.6％和37.5％,当体积浓度小于临界值时,水合物浆压降梯度随体积浓度的增加而很缓慢的增大;当体积浓度大于临界值时,压降梯度随体积浓度的增加而急剧增大。通过与其他研究的比较,以临界水合物体积浓度为判断标准定义了一个流动安全区,当管道中的水合物体积浓度小于临界值,可以认为是安全的,相反则认为管道存在水合物堵塞的威胁。     

Economic investigation on the use of internal coating for natural gas trunk-lines

Natural gas transmission through pipeline is the most common method for high capacity gas transmission especially when LNG technology is impossible or uneconomical. These systems are too cost intensive mainly due to fuel consumption of compressor stations. To cope with this problem, internally coated pipeline is considered as an effective approach. A mathematical model was developed in previous study and a visual program was compiled to reach optimum design of natural gas trunk-lines. Effect of different parameters such as pressure, diameter, and material grade can be investigated by developed model. This paper aims to study the effect of surface roughness from economic viewpoint. Results show that internal coating has an insignificant effect on pipeline Life Cycle Cost while it has a considerable decreasing effect on pressure drop and consequently fuel consumption cost. This study shows a coated pipeline is not ever profitable. Internal coating is disadvantageous before breakeven flow rate and breakeven point is a function of other operating conditions. The profitability will increase by increasing flow rate especially at high flow rates. This behavior is a direct result of decrease in laminar sublayer's thickness. Therefore, a detailed economic research seems indispensable over the whole project's lifetime before making any decision about using of internal coating.