燃烧器内部气体流动特性的模拟计算

运用气体流动的动量方程，建立模拟计算二次配风形式燃烧器内部气体流动特性———一、二次风率、火盆、火道进出口气流速度、静压力等的数学模型，并分析了计算方法对计算结果的影响。最后举例计算分析了炉膛负压、送风压力对燃烧器内部气动特性的影响。     

测试燃烧器放喷流动及燃烧特性数值模拟

针对气井测试大流量放喷时燃烧产生的高热辐射和噪声对人员及设备造成的危害问题,采用RSM湍流模型、简化的甲烷-氧气2步反应组分输运模型、离散坐标法辐射传热模型、宽频噪声及F-W-H噪声模型对页岩气测试燃烧器大流量放喷燃烧过程进行了数值模拟,考察了大流量放喷时放喷流场及噪声传播规律。分析结果表明:测试燃烧器放喷为扩散燃烧方式,燃烧效率较低,燃烧不完全易冒黑烟,同时扩散燃烧形成上浮火焰形态,火焰根部距离套筒出口较近,形成的高温热辐射使燃烧器本体受热变形而失效;燃烧器内放喷头径向喷孔流速过高导致高射流噪声,进而产生高燃烧噪声,严重威胁人员和设备安全;采用提高燃气和空气混合效果的预混燃烧方式,并合理设计喷孔流速可以抑制现有燃烧器缺陷。所得结果可为大流量测试放喷燃烧器结构改进提供理论指导。     

燃料变化对气体燃烧器燃烧性能影响的数值模拟研究

该文以John Zink公司一种瓦斯燃烧器为几何原型,对燃烧器和稳焰旋流器附近三维复杂形状未作任何简化,生成了包括燃烧器和炉膛的结构化网格,换用甲烷、乙烷、丙烷和丁烷四种不同的气体燃料,用标准的k-ε湍流模型、k-ε-g湍流扩散燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型对燃烧器内的流动及燃烧状况进行了全尺寸数值模拟,预报了燃烧器内流场和温度场,考察燃料变化对炉内温度场的影响规律及燃气射流特性参数(Re·D1)对火焰长度的影响,对进一步优化设计燃烧器、提高加热炉热效率有很好的指导意义。     

燃烧器结构对气体火焰形状和炉内温度分布的影响

利用数值模拟方法,选用标准的K-ε湍流模型、PDF扩散燃烧模型、离散坐标辐射传热模型,研究了燃烧器结构对气体火焰形状和炉内温度分布的影响,主要考察了不同燃烧器喷孔直径、喷孔角度和旋流角度下速度、温度、火焰形状等参数的变化规律.结果表明, 喷孔直径越小,喷孔出口速度越大,速度峰值也越大,射流的影响区域越大,燃料与空气的混合越好,燃烧速率越高,燃烧的火焰越短、越窄;喷孔角度和旋流配风也可以增强混合、强化燃烧,但其对火焰形状及长度和炉内整体的温度分布影响很小.因此,若要提高辐射传热效率,只能从配风和火道形状的优化入手,开发新结构的高效燃烧器.     

液固环流反应器结构特性对固体流动的影响

在不同的导流筒直径、喷嘴直径和喷嘴位置对液固环流反应器中固体流动行为进行考察。实验结果表明,导流筒直径增加时,固体流速减小。固体相含率先增加后减少,对固体相含率而言,当导流筒直径与反应器直径之比为0 5时,固体相含率最大;喷嘴直径增加时,固体流速和固体相含率都降低;随着喷嘴高度由低到高,固体流速增加,而固体相含率降低。     

低甲烷浓度煤层气部分预混式旋流燃烧器燃烧特性的实验研究

针对低甲烷浓度煤层气的特点,设计了150kW部分预混式旋流燃烧器,实验研究了燃烧器结构对低甲烷浓度煤层气燃烧的影响,考察了低甲烷浓度煤层气在燃烧器内的速度分布特性、旋流强度及甲烷浓度变化对温度分布的影响规律。结果表明:加装钝体结构的旋流燃烧器在燃用甲烷体积分数为20%的煤层气时,火焰长度降低,射流刚性增强,燃烧高效稳定;Z轴的逆轴向速度梯度范围随着直旋配风比的增加逐渐增大,射流刚性提高,中心回流区域变大;R轴的逆轴向速度梯度范围随着距离燃烧器喷口距离的增加逐渐缩小,回流区域变小,卷吸高温烟气的能力下降,不利于高效稳定燃烧;燃烧器喷口中心处的旋流强度随热负荷的增加而逐渐增大;当热负荷增加到50%以后,旋流强度随过量空气系数的增大而小幅度波动;当煤层气中甲烷体积分数为20%~30%时,随着甲烷浓度的增加,燃烧器出口的火焰形状呈现出变短变窄的趋势,燃烧稳定性提高,出口温度不超过1 000K,可以有效避免喷口被烧坏。     

重力式油水分离器内部构件对流动特性的影响

通过数值模拟,研究了在油水分离器内放置不同构件(稳流构件以及3种入口构件)对分离器流场特性的影响.结果表明,加入不同的入口构件对分离器内初始流场影响亦不相同,但能更有效缓冲入口流体对初始流场的冲击.加入稳流构件后,能明显减小并抑制流场内部旋涡和返混,使分离器内部流场更接近柱塞流动,有利于油水两相的分离.因此,合理的内部构件可有效地提高油水分离器的分离效率.     

低噪音燃烧器的设计

用于间接加热的气体燃烧器,在距火焰捕集器3ft处测得的噪音都会高于85～88dBA。这与喷嘴及火管中气体的速度有关。一系列的试验结果表明:只有当喷嘴中气体的速度远远大于火管中气体的速度时,一般设计中出现的低频率的“隆隆”声才会消失。试验数据还表明燃烧器的噪音与气体的体积膨胀率、燃烧器中空气与燃料的比率、混合气体的流速、孔口气体的速度、燃烧室的面积以及燃烧室的数量有关。只要计算出这些变量,便可预测出燃烧器的噪音大小。     

燃气燃烧器空气旋流对回流区尺寸的影响

利用Ｐｈｏｅｎｉｃｓ程序对美国ＪｏｈｎＺｉｎｋ公司的重整加热炉燃气火嘴进行了数值模拟,并研究了不同的空气切向速度对回流区尺寸的影响。     

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美国天然气工业百余年的发展过程中,天然气定价方法也经历了一系列的演变并逐步完善。井口价格从全面控制到逐步放开再发展到今天的市场定价;由于天然气输配本身具有自然垄断性,管输价格和配气价格仍处于政府监管之下,天然气定价就分为市场定价和政府管制定价。合理的定价方法促进了天然气行业的发展。美国是目前世界上最大的、真正竞争性的天然气市场。中国应借鉴美国天然气定价的成功经验,结合我国天然气工业发展状况,对可以引入竞争的环节逐步运用合理的市场定价方法,对自然垄断领域逐步采用能促使管道公司和配气公司降低成本的定价方法,将市场定价和政府管制定价很好地结合起来,不断扩大天然气市场,促进天然气行业的健康发展。     

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气体钻井过程中钻进参数的改变将引起井内气体的不稳定流动，这种现象在用气体钻井方式打开产层时尤为明显，这些情况用常规气体钻井稳定流动理论不能准确模拟。通过对井内气体不稳定流动的分析，还可以实现钻井过程中的动态地层评价，因此，井内气体不稳定流动也是欠平衡钻井随钻试井理论的重要组成部分。基于可压缩流体不稳定流动理论，文章建立了气体钻井过程中井内瞬态流动的数学模型并提出了模型的数值解法。针对井内水动力体系的复杂特点，文章讨论了定解条件的确定方法。最后将模型应用于伊朗TBK-14井，对开启压风机和增大压风机排量两种情况进行了分析，与现场试验对比表明，数值模拟结果与井内的实际情况一致。     

润滑油的热性质及其计算

介绍了几种常用的润滑油热性质的计算方法。     

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通常人们普遍认为气井开采过程中稳定产能方程系数是基本不变的,并由此来确定不同地层压力下的无阻流量,甚至采用原始地层压力下的稳定产能方程预测废弃条件等。事实上,随着地层压力的下降,与产能方程系数密切相关的多项参数如天然气偏差系数,粘度,气层渗透率,有效厚度等都是变化的,只不过渗透率,有效厚度的变化甚微,相比之下可以忽略不计;但天然气偏差系数和粘度的变化却不容忽视,两者之乘积不断变小,由此引起气井二项     

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低渗透气藏在我国分布极其广泛,据不完全的统计,其储量已占所有气藏的80％,显而易见开发此类气藏具有重要的现实意义,然而,到目前为止,一般都采用常规气藏的理论来解释低渗透的数据,但往往得不到理想的效果。这是因为低渗透气藏具有常规气藏不具备的特殊性,岩层致密、渗透率极低,气体渗流具有滑脱效应等。针对这种现状,文章在大量的国内外文献调研和实际计算的基础上,从研究氏渗透储层气体渗流的特性出发,建立相应的数学模型,对议程中的系数,内外边界条件进行特殊的处理,得到非线性的差分方程,采用牛顿迭代法求解。通过对川中1口井数据的处理,文中模型及其算法都能较好拟合气井的实测数据,这项工作为解决此类问题找到了一种之行有效的方法,而且,该成果容易推广到多维多相模型中去。     

SOG型燃烧器研究的新进展

通过对ＳＯＧ型燃烧器性能改进的介绍，提出了解决当前燃烧器普遍存在的一些问题的新思路和新办法，并对燃烧技术研究的发展提出了几点设想     

侧壁烧嘴间的相互作用对炉内流场的影响

介绍了对一台侧烧炉内流场的观察与测试结果，从中可看出侧壁烧嘴之间的相互作用与烧嘴结构、排列间距的关系，以及这种作用对炉内流场的影响──这种作用的增强将会使炉内形成冲击炉管的高温烟气流，对炉管的安全构成危害。     

流速对天然气输气管道腐蚀的影响规律研究

从金属管道的腐蚀机理出发,分析了常见的金属腐蚀类型。对高速流体作用下的输气管道腐蚀规律进行了深入的分析,归纳总结流场诱导腐蚀的各种形式,并借助CFD软件,重点对管道接头区域的流场变化导致的腐蚀规律进行计算模拟。模拟结果表明,接头处流场发生突变,存在较明显的涡流现象,加速了输气管道接头部位的破坏;同时接头附近出现较大的压力波动,产生强烈的冲击,导致天然气输气管道表面出现微蚀坑或微裂纹。