高频脉冲动态电聚结显微实验研究

高频脉冲电聚结技术是一种利用脉冲电场处理原油的电脱水技术,适用于处理含水率高的原油。设计了动态电聚结在线和离线实验装置,从显微层面研究了流动和电场参数对高频脉冲电聚结技术效果和能耗的影响。研究结果表明:随着电压的增加,电聚结效果先提升后下降;随着频率的增加,电聚结效果先提升后下降;随着脉宽比的增加,电聚结效果提升;电压、频率、脉宽比的增大都会提高能耗。流动能够促进电聚结,尤其是液滴间距离较大时,但是过高的流速会产生相反的结果,且流动对能耗基本无影响。     

聚结板强化油水分离过程的机理研究

为从分散相油滴聚结机理的角度阐明板式聚结器强化油水分离过程的原理并为其设计提供依据,对油滴群在不锈钢斜板表面的聚结过程和油水两相在聚结板组内的分离过程进行了实验,研究分散相油滴在单一聚结板表面和聚结板组内的聚结行为及机理。结果表明：分散相油滴接触聚结板后将在表面形成凹凸不平的油滴层,而非连续流动的油膜;后续油滴通常难以直接融入油滴层,其中大油滴在油滴层表面主要以滚动方式离开聚结板,而小油滴则是通过嵌入凹凸不平的油滴层表面,并经过排挤水膜→聚并增长→形成随机流道→脱离聚结板的时间过程而实现分离。聚结板组对大油滴分离过程并无强化作用,但可有效强化小油滴分离过程。且强化原理主要在于3个方面：缩短油滴浮升至聚结面的时间;在板表面形成凹凸不平的油滴层,为小油滴提供稳定的停留场所以完成聚并过程;为分散相小油滴的聚并提供足够的聚结面积。这一机理较好阐明了小油滴分离实验结果及其分率效率随聚结器结构参数的变化规律,即一定范围内,增加聚结板长度（增加有效聚结面积）或减小板倾角（促进油滴停留与聚并）都将提高分离效率。     

油包水乳状液在圆柱电极聚结器中的分离特性研究

设计制作了一种带有绝缘层的圆柱电极静电聚结器,油包水乳状液流过电极,在电场力的作用下水滴聚结,经重力沉降达到油水分离的目的.通过室内实验,分析了油包水乳状液在这种电极作用下的油水分离特性,研究了圆柱电极的直径、长度和电场强度、含水率等因素对分离效率的影响.研究表明,在不发生电分散情况下,电场强度越大,油水乳状液在聚结器中的分离效率也越高;分离效率受电极作用时间和液滴间静电力的共同影响,在含水较低时,油包水乳状液中液滴间静电力小,电极作用时间的影响起主导作用.电极停留时间越长,分离效率越高;含水率升高,油包水乳状液中液滴间静电力增大,电极作用时间的影响作用减小,液滴间的静电力影响作用增大,液滴间静电力越大,分离效率越高.利用高速微观摄像系统拍摄并观察到聚结器出口液滴粒径比进口粒径明显增大,即圆柱电极静电聚结器对柴油一水乳状液具有良好的聚结效果.     

竖直窄矩形流道液泛研究

为了研究窄小流道内气液两相逆向流动问题,以空气-水为工质,对竖直窄矩形流道内液泛过程及液泛特征点进行了实验研究和理论分析,并与传统流道液泛进行了比较.结果表明,竖直窄矩形流道内液泛起始点符合Wallis关系式,与传统流道液泛起始点以压差突变进行判断不同,窄矩形流道内液泛起始点的判断以有水被携带出流道为标志.窄矩形流道内完全携带点与水流量大小、实验段入口条件无关,只与气体流量大小有关;流向反转点与试验段壁面干燥程度有关,与水流量大小及气体入口条件无关.     

反应堆矩形强化流道内超临界水流动传热特性数值研究

反应堆堆芯超临界水流动传热特性复杂,为优化其传热特性,针对反应堆堆芯矩形强化通道的超临界水传热特性进行数值研究,采用雷诺应力湍流模型,研究了25 MPa超临界压力下,单根燃料棒在无肋、带长条肋和等距短肋布置的三种矩形流道内的流动传热特征.研究结果表明:堆芯矩形通道内设置肋片可强化传热,不同肋片布置方式的传热强化效果显著不同;强化通道内角部超临界水温度比无肋流道内角部温度高,强化流道径向截面内不同位置温差小;无肋流道最窄处超临界水存在流动死区,且死区随轴向高度变化较小,带长条肋布置流道最窄处超临界水流动死区范围减小,在近肋片区域出现流动死区,等距短肋流道内无明显流动死区;三种流道中,带等距短肋布置的流道相对合理.     

一种智能焊烟净化方法

介绍了一种新型智能焊烟净化机的设计思想及工作原理,该净化机要用了先进的静电除尘技术,先进的脉冲离子直流电源,脉冲离子直流电源供电可得到比直流高得多的峰值电压而不引起火花放电,在一个脉冲周期内产生的密集电子,离子云空间电荷能大大改善粉尘颗粒荷电,而离子空间电荷又可以增加收尘极附近的电场强度,有利于提高粉尘的驱进速度,仪器采用微机为中央控制单元,对脉冲频率和电压进行控制,从而使得该净化机具有效率高,性     

反应堆堆芯强化通道内超临界水流动传热特性数值研究

反应堆堆芯超临界水流动传热特性复杂,对堆芯强化通道的研究较少.针对反应堆堆芯矩形强化通道的超临界水传热特性进行数值研究,采用雷诺应力湍流模型,研究了25 MPa超临界压力下,单根燃料棒在无肋、带长条肋布置和等距短肋布置的3种矩形流道内的流动传热特征.研究结果表明:堆芯矩形通道内设置肋片可强化传热,不同肋片布置方式的传热强化效果显著不同;强化通道内角部超临界水温度比无肋流道内角部温度高,强化流道径向截面内不同位置温差小;无肋流道最窄处超临界水存在流动死区,且死区随轴向高度变化较小,带长条肋布置流道最窄处超临界水流动死区范围减小,在近肋片区域出现流动死区,等距短肋流道内无明显流动死区;3种流道中,带等距短肋布置的流道相对合理.     

小尺度流道换热器流动特性实验研究

在单相强迫对流情况下,对不同当量直径,流道截面形状分别为矩形或三角形的小尺度流道换热器,以水和乙二醇溶液为介质,进行实验研究,并与常规尺度流道换热器的流动特性进行比较,结果表明:小尺度流道内流动阻力系数低于常规尺度流道,矩形流道换热器阻力特性明显优于三角形流道换热器,流动阻力系数f随当量直径的增大而增大,阻力系数与介质Pr数无关,小尺度流道内流体流动的临界雷诺数Rec在700~1200之间。。     

小尺度流道换热器流动特性实验研究

在单相强迫对流情况下,对不同当量直径,流道截面形状分别为矩形或三角形的小尺度流道换热器,以水和乙二醇溶液为介质,进行实验研究,并与常规尺度流道换热器的流动特性进行比较,结果表明：小尺度流道内流动阻力系数低于常规尺度流道,矩形流道换热器阻力特性明显优于三角形流道换热器,流动阻力系数f随当量直径的增大而增大,阻力系数与介质Pr数无关,小尺度流道内流体流动的临界雷诺数Rec在700-1200之间。     

矩形高层建筑风荷载气动导纳研究

为探究深宽比对矩形高层建筑风荷载气动导纳的影响,本文对深宽比为0.11～9的矩形高层建筑进行了风洞测压试验,研究了正交风向作用下不同深宽比建筑各立面脉动风压与基底阻力的气动导纳的变化规律,并与基于准定常假定的Vickery模型和Solari模型作了比较;通过拟合分析获得了适用于不同深宽比建筑基底阻力的气动导纳的闭合表达式.结果表明:当建筑深宽比小于0.5时,迎风面脉动风压及基底阻力的气动导纳与Vickery模型较为接近,但随深宽比增大,气动导纳在高频区的衰减速度变缓,Vickery模型和Solari模型较试验值显著偏小;在建筑背风面和侧风面上,因流动分离、再附和旋涡脱落等非定常流动的影响,脉动风压的气动导纳在高频区域会出现大小不等的峰,此时Vickery模型在变化规律和数值大小上均不再吻合.本文获得的幂函数形式的基底阻力气动导纳拟合式可以较准确地预测不同深宽比矩形建筑的基底阻力气动导纳.     

高压脉冲DC电场破乳技术研究

W／O型乳化液的静电聚结破乳技术在石油开采、石油炼制、液膜分离等领域应用非常广泛。讨论了采用“高压脉冲DC电场＋绝缘涂层电极”进行破乳过程的作用机理,并阐述了国内外基于高压脉冲DC电场而研发的旋转式静电聚结器、静电预原油脱水器、非旋转式电破乳器等电场力和离心力组合作用的连续式电破乳器产品。虽然“高压脉冲DC电场＋绝缘涂层电极”组合具有一定的优点,但至今在石油开采领域并未得到工业化推广应用,人们尚需针对高压脉冲DC电场和高压AC电场的破乳性能进行进一步的对比研究。     

H型静电聚结分离器油水分离技术研究

介绍了国外新一代高效紧凑型静电聚结设备———H型静电聚结分离器CES的结构和工作原理。通过对其油水分离的工作机理进行理论分析,探讨了运行中临界流量产生的原因和影响因素,提出了进行工程化设计时应注意的问题和改进思路,对于自主开发新型静电聚结技术,满足石油行业对高效紧凑型原油脱水设备的需求具有积极意义。     

喷射成形静电作用下雾化过程的理论分析

静电雾化技术可以提高喷射成形雾化质量,但由于雾化过程涉及气液固三相流、流场和电场等多场联合作用等,给试验研究带来了诸多不便.为了深入了解静电作用对喷射成形中金属液射流破碎的雾化过程影响,从理论上分析了静电作用对喷射成形雾化中射流破碎长度、雾滴表面张力和雾化液滴粒径的影响.结果表明：随着静电电压的增加,射流破碎长度将缩小,雾化液滴直径减小;当电压升高到一定值时,破碎长度和雾滴直径趋于稳定.静电力降低了液滴的表面张力,使得雾化动力相对增加,从而有助于提高雾化质量.     

孔板式节流元件后油滴剪切破碎的实验测试研究

围绕界面张力、黏度对孔板后液滴破碎程度的影响及孔板后切向、轴向、均方根速度场与粒径分布场之间的关系进行了实验研究。利用石英玻璃制造孔板节流管,采用高速摄像仪拍摄孔板前油滴并用软件分析确定其平均粒径,采用粒子动态分析仪(PDA)检测孔板后油滴平均粒径分布及各速度场分布。结果表明,分散相黏度和界面张力越大,液滴内部恢复力越大,油滴越不容易破碎;切向速度对液滴破碎程度影响最大。切向速度梯度变化是造成液滴破碎的主要原因,而轴向速度梯度和均方根速度梯度对孔板后液滴破碎影响不大,仅造成液滴的变形。孔板后适度旋流有利于液滴的聚结。     

液-液旋流分离器分离特性数值模拟

液-液旋流分离器内部流场复杂,现有实验条件难以得到较为清晰的流场分布和液-液两相分离过程,用马丁·休教授发明的F型液-液旋流分离器为研究模型,以取油水作为分离介质,采用计算流体动力学技术对液-液旋流分离器进行数值模拟分析.结果表明:液-液旋流分离器内部流场分布特征明显,并在圆柱段、大锥段、小锥段存在不同程度的循环流;其各截面切向速度和轴向速度分布规律与理论分析相一致,切向速度分布中在圆柱段、大锥段和小锥段上端组合涡特征明显,圆柱段和大锥段的轴向速度呈现双W形式;采用分散相模型追踪油滴运动轨迹,证明油水分离的关键在于油滴是否能够在分离区域进入内旋流.     

电场作用下水的粘性试验分析

电场作用下极性水分子和离子水化物将有序排列,由此导致水的粘度特性显著变化。文中通过室内试验,研究垂直于水流方向施加的电场对水的粘度特性的影响,在数字直流电源产生的强电场中进行常水头渗流试验,获得了水的粘度与电场强度关系的试验曲线,并观察在电场作用下,水的粘度与所含离子浓度、渗流速度等因素的关系,基于试验结果分析了电场改变水的粘度特性的作用机制。试验结果表明,外加电场对水的粘度有明显的影响,随着电场强度增加,水的粘度呈减小的趋势;在相同的电场强度下,水的粘度与离子浓度成正比关系,与渗流速度成反比关系。     

电场作用下液液系统中液滴变形的计算模型

基于单元变形的思路,由单元守恒方程出发,建立电场中液滴变形的数值计算模型. 在此基础上,将该模型与偶极模型相耦合,提出液滴聚结的计算方法. 由所建模型及计算方法,编制数值计算程序对几种参数下液滴的变形及聚结进行模拟计算. 结果表明,所建模型对液滴变形的预测与实验结果相符较好,对液滴聚结过程的模拟与实验结果大致相符,预测的聚结时间稍低于实验值. 如果进一步提高单元阻力的模化精度及单元离散精度,所建模型会有较好的适用性. 所建模型可实现对液滴的扁平形变形的预测. 研究结果对液滴电变形的理论分析及数值模拟具有一定的借鉴意义.     

原油脱水用管式静电聚结技术研究概况

传统的原油脱水设备因占地面积大、效率低,难以满足海洋石油、陆上高含水油田和绿色油田开发的需要。国外围绕高效紧凑原油电脱水技术进行了长期研究,其中以管式静电聚结技术的发展最为引人注目。介绍了国外第一代管式静电聚结产品电脉冲感应聚结器EPIC、紧凑型静电聚结器CEC、在线静电聚结器IEC和新一代在线静电聚结器IEC、H型紧凑静电聚结分离器CES的结构、工作原理和应用研发情况,总结对比了两代管式静电聚结器的特点和发展规律,提出了研究管式静电聚结技术的方向和思路。     

凝并区放电类型对电凝并装置去除亚微米粉尘效果的影响

通过改变电凝并装置凝并区的放电类型,提出了粉尘在正负脉冲电场中的异极性荷电新方法.并将其与交变电场放电条件下粉尘的除尘效率进行了对比研究,结果表明,当集尘区板间平均场强为5kV/cm、凝并区为脉冲电场且脉冲电压峰值10kV时,除尘效率达到了97％,比凝并区为交变电场且交变电压为10kV时提高了1％.