输气管道水合物颗粒螺旋流动数值模拟

为了对输气管道中天然气水合物颗粒输送体系的螺旋悬浮流动规律做出进一步研究,利用ICEM软件对天然气管道内的气固两相螺旋流进行了三维瞬态数值模拟与仿真。研究了天然气管道内不同横截面的速度场、水合物颗粒体积分数分布规律以及水合物颗粒沉降规律。模拟结果表明:当水合物颗粒体积分数达到8%左右时,螺旋流的切向速度衰减迅速,对水合物颗粒的携带能力也急剧下降,衰减速率是无颗粒螺旋流的几倍;螺旋强度较大时,流体速度曲线表现出"双峰"特点,螺旋强度较小时,流体速度曲线表现出"抛物线"特点;流体速度是影响颗粒运动的主要因素,叶轮角度是次要因素,流体携带能力与颗粒体积分数及颗粒粒径成反比。所得结论可为输气管道的安全输送提供理论指导。     

天然气水合物管道螺旋流动与传热数值模拟

为了对输气管道中天然气水合物颗粒输送体系的螺旋悬浮流动规律做进一步研究,通过建立圆管螺旋流的三维模型,采用RNG k-ε湍流模型和DPM模型对天然气管道内的气固两相螺旋流动和传热进行三维瞬态的数值模拟,主要研究了天然气管道内不同横截面的速度场、温度场、水合物颗粒体积分数分布规律以及传热规律。数值模拟计算表明,螺旋流具有较强的颗粒携带能力,对增强水合物颗粒之间的传热、防治输气管道中水合物堵塞有较好的效果。该研究结果可为输气管道的安全输送提供理论指导。     

叶轮起旋水合物管道螺旋流动及传热数值模拟

为了进一步研究输气管道中天然气水合物颗粒输送体系的螺旋悬浮流动规律,建立了圆管螺旋流的三维模型。采用RNG k-ε模型和DPM模型对天然气管道内的气固两相螺旋流动和传热进行了三维瞬态数值模拟。主要研究了水合物管道内不同横截面的速度场、壁面剪切力、水合物颗粒停留时间、水合物颗粒浓度分布规律以及传热规律。研究结果表明:螺旋流具有较强的颗粒携带能力,对增强水合物颗粒之间的传热,防治输气管道中水合物堵塞问题有较好的效果。研究结果可为保障输气管道的安全输送提供理论指导。     

弯管内天然气水合物颗粒螺旋流动特性数值模拟

螺旋流动较普通管流对固体颗粒具有更大的输送能力,但流动也更为复杂,尤其是在管道弯管处.采用RNG k-ε模型和DPM模型,对流体携带颗粒螺旋流动经过水平90°弯管时的流动特性进行了数值模拟,其中起旋器为短扭带,扭率为6.2、7.4、8.8,水合物颗粒粒径为0.06 mm、颗粒质量流量为10-6 kg/s;将模拟结果与实...     

螺旋折流板换热器壳程流动与传热数值模拟研究

借助Fluent软件，建立了螺旋折流板换热器壳程通道的三维物理模型，采用RNG κ-ε模型，对壳程内的流动与传热进行了数值模拟研究，得到了不同雷诺数下换热器内的速度矢量、温度分布，即平均阻力系数及Nu数。结果发现，壳程的流动为近螺旋线流动，存在局部回流与流线短路；流体在折流板迎风侧的流动较理想，但背风侧流动需要进一步改善。类比定律分析表明，螺旋折流板换热器的流动虽然比弓形折流板理想，但还远没有达到理想的协同状态。     

输气管道内凝析液对流动参数的影响分析

在天然气的输送过程中，当天然气的水露点或烃露点高于管线埋设处的最低地温时就会有凝液析出。凝析液的存在不仅会增加通球扫线的次数，而且还会影响到管输效率。在有凝析液存在的气液混输管路中，凝液量、管径、流量、管线倾角等都会对压降产生影响。为此，利用HYSYS的流程模拟功能建立模型，分析了凝液量、含水率、管径、管线倾角、流量等因素对压降的影响；并以中原油田文柳线630管线为例进行了计算与分析，对比了凝析液存在与否对压降的影响，并计算得到了管线内的积液量。利用该方法可对管线的清管作业提供指导，并根据管线的运行情况给出合理的清管周期。     

螺旋折流板换热器对流传热特点分析

利用计算流体力学(CFD)软件对8°折流板倾角的螺旋折流板换热器进行了壳程对流传热的数值模拟,通过与传热研究公司的HTRI软件计算结果的对比验证发现相关结果具有一致性。基于数值模拟结果,发现壳程流动呈现距壳体轴心越远流速越低,且换热效果越差的特点。借鉴"流路分析"的基本思想对上述问题进行了初步探讨,认为这是由于壳程主体螺旋流使得流经外侧管束的流体经过更多换热管管排,流经外侧管束的流体必须降低速度以维持其相同的进出口压力降,故外侧管束换热较差。这可能是较大壳体直径的螺旋折流板换热器表现不佳,故其在工程上使用较少的原因。同时发现经过一个螺旋周期后流场具有周期相似性,而这可以作为利用周期性边界条件对螺旋折流板换热器进行简化计算的依据。     

以扭带起旋的气固两相螺旋流流动与传热数值模拟

为了探讨输气管道中天然气水合物颗粒输送体系的螺旋悬浮流动规律,利用ANSYS软件对天然气管道内的气固两相螺旋流动和传热进行了三维瞬态数值模拟。研究了天然气管道内不同横截面的速度场、水合物颗粒体积分数分布规律、水合物颗粒沉降规律以及传热规律。模拟结果表明:螺旋流具有较强的携带能力,可以防止颗粒沉积,增强水合物颗粒之间的传热,避免形成水合物堵塞,保障管道安全;固体颗粒含量对携带能力有较大影响,当不含固体颗粒时,螺旋流流线稳定,衰减并不明显;当水合物颗粒体积分数达到8%左右,螺旋流的切向速度迅速衰减,衰减速率是无颗粒螺旋流的3倍。研究结果可为保障输气管道的安全输送提供理论指导。     

波纹管内流动与传热三维数值模拟

应用三维变物性层流模型及低雷诺数湍流模型分别对波纹管及光管管内流动与传热性能进行了模拟研究,并通过实验结果进行了验证。数值模拟表明,所研究的波纹管内层流向湍流过渡的雷诺数范围为600～800,波纹管的波纹起伏使得管内的流动变得复杂,产生了有利于传热强化的二次涡流。在低雷诺数下波纹管的综合传热性能不及光管,而在高雷诺数下。波纹管综合传热性能逐渐得到改善。通过数值计算获得了波纹管最优波纹高度参数为ε=1.16。     

基于Fluent的管道内水合物浆液流动特性数值模拟

利用ANSYS Fluent 14.0对R11水合物浆液在弯曲管道中的流动情况进行了模拟,考察了水合物颗粒密度和颗粒平均粒径对管路压降梯度和水合物颗粒体积分数分布的影响。结果显示,水合物浆液的压降梯度和颗粒平均尺寸均随着水合物密度的增加而增大,但水合物颗粒粒径的增加使得压降梯度降低。此外,增大水合物颗粒密度和平均粒径均促进了水合物向管壁聚集,出现了较大的体积分数分布梯度。水合物颗粒沉积特性表明,对于体积分数为14%的水合物浆液,当流体速率小于0.40 m/s时,水合物颗粒会沉积在管壁上,引起管道堵塞;当流速为0.10 m/s时,水合物颗粒沉积床层厚度可达14 mm,随着流速的增加,床层高度减小。     

输气管道中的不稳定流动分析

天然气输配系统通常是由不同压力范围的管道组成的高度密集的网络系统.在管道系统的规划和设计过程中,为了保证其安全、经济性,对管道系统进行模拟和分析是十分重要的.针对复杂输气管道系统的特征,采用系统分析的观点,将管道系统划分成一定的子系统,并通过建立子系统中不稳定流动的数学模型和综合相关的连接条件、边界条件和初始条件,提出了整个管道系统的联立模型,然后利用泛函分析理论和算子级数法求解联立模型,得到了问题的广义解.该模型和求解方法已编成计算机程序,已应用于四川输气管道的模拟.通过分析和应用表明,其模型和算法具有计算方便,精度高,省时和适用范围广等优点.     

开槽螺旋翅片管换热器传热与流阻性能研究

开槽螺旋翅片管换热器是在连续螺旋翅片管的翅片上均匀开许多小口 ,与普通的连续螺旋翅片相比 ,其传热面积有所增加 ,间断的翅片反复地激发传热边界层上的湍流 ,可强化传热效果。将开槽螺旋翅片管换热器的传热和流动性能的试验研究与普通连续螺旋翅片管换热器的传热和流动性能进行比较 ,结果表明 ,开槽螺旋翅片管换热器具有更好的强化传热效果 ,在实验范围内 (Re =30 0 0～ 15 0 0 0 ) ,开槽螺旋翅片管换热器的传热系数是普通连续螺旋翅片管换热器的 1 2～ 1 4倍 ,而流阻增加不多。     

扁管管内流动与传热的三维数值模拟

通过数值计算考察了几种扁管和普通圆管的管内流动与传热性能。计算时采用标准k-ε模型。结果表明,在换热管入口质量流量相同且壁面温度恒定时,扁管的表面传热系数和进出口温差均高于圆管,说明扁管是一种强化传热元件。扁管的压降比普通圆管的高,所以实际应用中应综合考虑流量大小和扁管的承压能力。     

海底输气管道水合物冻堵的处置与防控

在输气管道内天然气和水接触可形成天然气水合物,从而导致管道冻堵,影响海上天然气管道输送安全。结合渤海某海底输气管道发生水合物冻堵事件,首先简要介绍了天然气水合物形成的主要影响因素,而后介绍了该海底天然气管道的运行参数、管道中天然气水合物形成条件和原因、管道冻堵情况及解堵过程,最后分析总结了管道在发生水合物堵塞后,初期压差升高阶段和完全冻堵阶段的解堵处置方法,并提出预防海底输气管道发生水合物冻堵的若干措施或建议。     

高温熔盐在螺旋槽管内流动与传热的数值模拟

利用Fluent软件对高温三元熔盐在4种不同槽深螺旋槽管内流动传热进行了三维模拟,揭示了高温熔盐在螺旋槽管内强化传热的机理,分析了槽深、雷诺数Re对螺旋槽管传热性能的影响,并进一步对阻力性能进行研究。采用有限容积法对连续性方程、动量方程和能量方程进行离散,采用标准κ-ε湍流模型,用Simple算法求解压力和速度耦合关系。研究结果表明,螺旋槽管3的管内传热努塞尔数Nu模拟值与试验值随Re的变化趋势一致,最大误差为13.5%,且试验值均比模拟值大;在相同的Re下,管内Nu和阻力系数f随着槽深的增加而增加,传热强化效果越好,阻力损失也越大。     

基于Fluent的水下采油树本体流动与传热特性分析

为了研究流体在水下采油树本体中的流动特性规律,针对中国南部某水下气田1500 m水深采油树,建立了采油树本体、油管悬挂器和内部流道模型,通过Fluent开展了水下采油树本体内部流场和温度场稳态和非稳态耦合传热仿真分析。结果表明,流体在采油树本体T型流道内流动时,流道内压力分布均匀,速度在通道转折处上拐角变大,下拐角流速变小,盲管段温度比流动区域低;入口温度、入口流速、海水温度和T型管尺寸都对流动和传热有所影响。最后通过在原模型基础上增加保温层,对水下采油树进行非稳态耦合传热分析,得出停井工况8 h流体温度的下降曲线,确定了计算最优保温层厚度的方法。     

螺旋隔板换热器壳侧传热与流阻性能研究

螺旋隔板是强化管壳式换热器壳侧传热十分有效的壳程结构型式。以现场的压缩空气为工质 ,分别对花瓣状翅片管 (以下简称为 PF管 )与低肋管在螺旋隔板支承下的传热与流阻性能进行实验研究。结果表明 ,花瓣状翅片管比低肋管具有更优越的传热性能 ,在同等的 Re下 ,PF管螺旋隔板换热器的壳侧传热系数比低肋管螺旋隔板换热器高出 40 %～ 60 % ,而且其压力损失比低肋管低 30 %～ 40 %。此外还与光滑管螺旋隔板和弓形隔板换热器进行对比     

螺旋扭片换热器壳程传热与流阻研究

在水-水系统下对新型螺旋扭片换热器与普通弓型折流板换热器进行壳程传热与流阻对比试验,考察了扭片开孔与否对螺旋扭片换热器壳程传热性能的影响规律。结果表明,在相同流量下,螺旋扭片换热器单位压降下的壳程传热膜系数为普通弓型折流板换热器的1.4～8.0倍;而开孔扭片换热器的传热效果优于无孔扭片换热器。说明螺旋扭片换热器是一种结构更为合理的新型换热设备,有较好的传热与流阻特性,应用前景广阔。     

不同螺旋角螺旋折流板换热器壳程传热性能

对螺旋角为18°、25°和30°的螺旋折流板换热器壳程传热性能进行了测定与研究,同时对螺旋角为18°、25°和30°的螺旋折流板换热器与传统的弓形折流板换热器壳程传热性能进行了比较。实验结果表明,螺旋角为30°的螺旋折流板换热器的传热效率最高,螺旋折流板换热器的壳程传热效率都比传统的弓形折流板换热器壳程传热效率高。     

螺旋折流板式换热器强化传热及其优点

由换热强化最基本概念入手,介绍了影响换热器传热效率的原因。传热系数作为影响传热效率的一个原因,而螺旋板式换热器基于提高传热系数开发的,通过两个实验论证了螺旋板式换热器的优越性,介绍了其应用开发前景。