上升管系统中严重段塞流的液塞速度特性

在海洋石油开采过程中,在较低的气液流速下上升管系统中易产生严重段塞流,其特点是压力波动剧烈、气液相流量变化大,并会带来多种危害。本文对上升管系统中严重段塞流四个阶段的液塞速度特性进行了深入地研究。结果表明：在液塞形成阶段,液塞速度随气液相折算速度的增大而线性增大;当气、液相折算速度恒定时,液塞速度随下倾管倾角的增大而稍有增大。在液气喷发阶段,液体在上升管中变加速流动,当液塞尾部到达上升管顶部时,速度达到最大值,液塞尾部到达上升管顶部时的瞬时流量远大于液塞流出阶段的液塞流量。气液相折算流速较小时液塞喷发过程更剧烈。     

下倾管中活塞流液塞长度波动特性

通过采集下倾管中活塞流的差压信号,应用互相关法分析得到液塞长度时间序列.利用统计理论与分形理论分析液塞长度时间序列来揭示液塞长度波动特性.结果表明：气相折算速度对液塞长度的影响远大于液相折算速度.液相折算速度较大时,随着混合速度的增加,液塞长度波动的混沌程度增加;而液相折算速度较小时,随着混合速度的增加,液塞长度波动的混沌程度减小.在管线下倾角较大的情况下,液塞长度分布集中在较小的范围内.管线下倾角越大,液塞长度波动的长程相关性越好.     

下倾管中段塞流液塞长度波动的非线性分析

利用非线性分析技术中的分形理论在较宽的流速范围内对下倾管中空气-水段塞流的液塞长度波动特性进行了研究.结果表明,下倾管中段塞流的液塞长度符合对数正态分布,其波动是对初始条件敏感的混沌振荡,且具有持久性.通过对不同液相折算速度下的液塞长度波动特性的分析发现,液相折算速度较大时,随着混合速度的增加,液塞长度波动的混沌程度增加;而液相折算速度较小时,随着混合速度的增加,液塞长度波动的混沌程度减小.管线下倾角越大,液塞长度波动的长程相关性越好.     

下倾管段塞流液塞频率波动的非线性分析

利用非线性分析技术中的分形理论,在长24.73 m、内径0.05 m的小型气液两相流实验装置上对下倾管空气-水段塞流中的液塞频率波动特性进行了研究.结果表明,液塞频率的波动是对初始条件敏感的混沌振荡,遵循分形统计规律,具有持久性.折算液速小时,液塞频率波动的长程相关性随着混合速度的增大而减弱,液塞频率波动对初始条件的敏感程度增强,折算液速较大时则相反.管线倾角越大,液塞频率对初始条件的敏感程度受混合速度的影响越小.折算液速和混合速度均较大时,液塞频率的混沌程度受管线倾角的影响较小.     

下倾管段塞流液塞速度特性研究

为探究段塞流液塞在下倾管中的耗散规律,利用段塞产生器和电导探针数采系统对液塞的速度演变规律进行了试验研究。结果表明:液塞在下倾管运动过程中由于液塞前方气泡渗入将发生耗散,当耗散作用明显时,液塞速度减小;液塞初始长度、下倾管倾角和表观气速对液塞耗散程度的影响体现在液塞形态改变和液塞速度上:液塞初始长度大或表观气速小时,液塞速度慢,利于耗散;倾角大时,液塞速度较快,但液塞形态变化大,综合而言,液塞耗散受形态变化影响更大;液塞尾部速度总是大于头部速度,且差值随液塞初始长度和表观气速的增大而增加;相同表观气速下,液塞头尾速度差值越大,液塞耗散越快,且耗散主要发生在头部。     

小长径比组合立管的液塞耗散作用

试验研究了小长径比组合立管的液塞耗散作用,分析了组合立管进出口持液率、液塞频率及液塞长度的变化规律。结果表明:组合立管中的扩径管使出口段液膜区与液塞区的持液率均小于入口段,出口段液塞区随折算气速增加而减小直至消失,而随折算液速的增加变化不大;液塞频率变化率随折算气速增加而增大;在中低气速下,液塞频率变化率随折算液速增加而增大,在高气速下,液塞频率变化率先稳定在最大值而后又下降;液塞长度变化率随折算气速增加而增大,在最低与最高气速下,液塞长度变化率随折算液速增加先稳定后减小,在中等气速下,液塞长度变化率稳定在0.6附近。     

并行微通道内气液相分配规律

微反应器的集成放大对于微化工技术的工业应用具有重要意义。利用高速摄像仪对4个并行微通道内气液两相流动状况及相分配规律进行了研究,考察了气液两相流量及液相黏度对两相分布均匀性的影响。实验所用液相为含0.3%表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的蒸馏水-甘油溶液,气相为氮气（N₂）。实验观察到了6种典型的两相流型。对各支通道均为弹状流情况下气泡长度和气泡速度的分布规律进行了研究。在一定气相流率下,各支通道气泡长度的相对标准偏差随液相流率的增大而增大,气泡速度的相对标准偏差值随液相流率的增大先升高到一定值然后逐渐减小。气相分配不均匀性随液相流率和黏度的增大而增大,液相分配不均匀性随液相黏度的增大而减小,气相流率的变化对于两相分布影响不明显。研究结果有助于并行微通道的结构设计与优化,以实现更为均匀的气液两相流动分配。     

矩形截面螺旋通道内气液两相流局部含气率分布实验研究

应用电导探针测量技术,对矩形截面螺旋通道内气液两相流局部含气率进行实验研究。在不同的气相折算速度下,应用电导探针测量了弹状流弹单元的长度,并与可视化方法进行对比,验证了电导探针的可靠性,并为信号处理选择合适的阈值。分别在泡状流、弹状流及环状流三种流型的条件下,分析了气相与液相折算速度对局部含气率分布的影响。实验结果发现,螺旋通道气液两相局部含气率呈非对称的抛物线形分布,这种非对称性受流型和液相折算速度的影响。     

并流降膜塔液相传质系数实验研究

水吸收含１０％ＣＯ２的混合气为体系，测定了并流降膜塔中液相传质系数与气液相流量的关系。液相传质系数与液相流量基本呈线性关系。在较低气相流量情况下，液相传质系数ｋＬ随气相流量的增加而增大，但当气相流量超过某一定值时，随着气相流量的增加反而减小。     

鼓泡塔内气液两相湍流实验研究

介绍了研究鼓泡塔气液两相流的实验装置、实验方法。液相用激光多普勒测速技术(LDV)测量,气相用粒子示踪测速技术(PIV)测量。实验表明,轴向液相速度的径向分布呈塔中心峰值、壁面附近倒流形式,且与气相表观速度大小有关,当液相表观速度一定时,随气相表观速度增大而愈加陡峭,返混也剧烈。当表观液速与表观气速之比小于19．6时,返混区总是存在,且返混区大小与高度有关：当表观液遣与表观气速之比大于19．6时,返混消失,含气率分布由塔中心峰值转向壁面峰值。径向液相速度既与气相表现速度有关又与位置高度有关,在塔底部呈现负值,这意味着向塔轴心方向流动。随着塔高增加。流动方向逐渐转变为向塔壁方向,且又有明显的峰值。     

柔性立管管径对严重段塞流特性的影响

用于将海底原油及天然气举升到海上平台的S型柔性立管是海洋石油工业中的重要设备.为研究柔性立管尺寸对严重段塞流特性的影响,在集输-S型柔性立管系统上分别实验研究了立管内径等于和大于集输管道内径时严重段塞流的特征参数规律.该实验环路内径为50 mm,由水平环路、倾角为-2°的下倾段和S型柔性立管组成,其中水平段长为114 ...     

用统计方法研究未充分发展弹状流动

在一内径19 mm、长2 m的垂直有机玻璃管内,采用自制的电导探针对未充分发展的气-液二相弹状流中的弹状气泡上升速度、液塞上升速度、弹状气泡长度和液塞长度进行了测量。得到了各自随表观气速或表观液速的变化规律。结果表明:在未充分发展的弹状流状态下,弹状气泡的上升速度略高于液塞的上升速度:弹状气泡长度随表观气速的增大而增大,随表观液速的增大而减小。文章对弹状气泡长度进行了统计分析。未充分发展弹状流中弹状气泡长度符合正态分布律。     

水平管内气液段塞流液塞长度发展规律的实验和模拟研究

In petroleum industry, the slug flow is a fre-quently encountered flow regime in multiphase flowpipeline. For pipeline designers, the liquid slug lengthdistribution is important for the proper design ofdownstream facilities, such as slug catcher and sepa-ration system. However, for its transient and unsteadynature, it is a great challenge for engineers to correctlypredict the flow parameters of slug flow, especiallythe maximum liquid slug length. The unit cell model for slug flow in horizontal…     

壁面润湿性对微通道内二氧化碳-水两相流流动及传质性能的影响

在1 mm×1 mm矩形截面下微通道内,以二氧化碳-水为工作流体,研究壁面润湿性和气液表观流速对气-液两相流型和气液传质的影响,并研究了气、液表观流速对弹状流流体力学性质的影响。在亲水微通道中观测到了泡状流、泡状-弹状流、弹状流;在疏水微通道中观测到了非对称弹状流、拉长的非对称弹状流、分层流。实验表明亲水微通道中弹状流区域下气泡长度大体上随气相表观流速的增大而增大,随液相表观流速的增大而减小;液弹长度大体上随气相表观流速的增大而减小,随液相表观流速的增大先增大后减小;液侧体积传质系数k_La均随气、液相表观流速的增大而增大,随通道壁面润湿性的增强而增大。     

滴流床反应器内脉冲流流体力学特性参数的模型预测

通过对气流两相在填料床反应器并流向下流动情况的分析,提出了计算如气、液两流体在富液和富气脉冲柱内的速度、持流量及脉冲柱长度等流体力学参数的数学模型方程,为使模型方程封闭,根据实验数据提出三个经验关联式关联表观脉冲速度、脉冲频率和平均持流量三个宏观平均参数,模型计算结果与分析结论吻合良好。     

水平管道段塞流特征参数试验研究

通过对差压波动信号的详细分析 ,明确了液塞头和液塞尾到达和离开传感器测压点的时刻与差压信号特征点之间的物理关系 ,提出了采用差压波动信号分析技术获得液塞速度、液塞长度和液塞频率的计算公式。采用该方法 ,在室内长 2 4m、内径 0 .0 5 4m试验架上以空气 水、空气 柴油和空气 6 8# 机械油为介质进行了实际测试 ,经过和文献中数据以及经验公式对比 ,验证了该测试方法的正确性     

T型微通道内弹状流流动特性

以空气为气相介质和不同表面张力的液体(纯水、0.01%SDS溶液、0.50%SDS溶液、乙醇)为液相介质,对矩形截面为100μm×800μm的T型微通道内的气液弹状流进行了相分离可视化实验。实验结果表明:气相表观速度一定时,液相采出分率随着液体表观速度的增加而减小;液体表观速度一定时,气体表观速度变化对液相采出分率影响不大;两相的表观速度一定时,液相采出分率随着液体的表面张力降低而减小。另外,将所得的相分离实验数据与其他管径尺寸的数据进行比较,发现不同尺寸T型通道内弹状流相分离特性比较相似。