油水两相流管道内液滴形成过程研究

油水两相流在管道中流动时会形成多种流型,其中一相形成液滴分散到另一相中是常见的流型之一,液滴粒径及其分布会影响油水两相流的流动特性,因此液滴的形成是研究油水两相流的基础。本文研究了两种白油和水在内径25.4 mm的不锈钢管道内形成的油水两相分散流,通过高速摄像系统拍摄等动量取样装置上有机玻璃样槽中流动状态下的分散流来获取液滴的图像,捕捉有代表性的过程。研究发现,液滴形成过程中剪切破碎和碰撞聚结现象同时发生,并最终达到动态平衡,宏观表现为两相流系统流动参数达到稳定,得到了液滴剪切破碎、碰撞聚结和形成稳定液滴的时间以及各过程中的液滴特性和泵对形成稳定液滴时间的影响。实验结果表明,泵的存在对油水两相分散流的特性有较大影响。     

机动输油管线水顶油排空油水两相流动特性研究进展

水顶油排空是机动管线排空的首选方式,具有工艺简单、速度快、油气损失小、安全性高等优势,但其中涉及复杂的油水两相流。综述了近年来油水两相流相关研究成果,对比了两种主要流型分类方法,讨论了油水两相流压降和持水率与滑移的影响因素,并对今后的发展和下一步的研究方向提出了建议。     

管道气顶排空过程的压降计算方法

在航天工程、环境工程、化工、石油等领域中,广泛存在气液两相流。计算两相流的压降在两相流有关设备和管道中是关键环节,要想达到管道运行成本有效降低、增产增输和合理布局的效果,必须将管道排空压降准确计算出来。主要通过管道气顶中的流型划分,介绍计算气液两相流压降的方法,并具体介绍管道气顶排空过程中压降的计算方法。     

管道内油水两相流动研究进展

综述了国内外有关圆管中油水两相流动过程中的流型、相转换的研究现状,并重点介绍了油水垂直两相流中液滴粒径及分布、持液率、压力降计算等方面的研究成果。同时分析了研究中所存在的问题并指出了今后的研究方向,为进一步开展油水两相流研究提供相关参考。     

油水两相分散流液滴粒径预测模型

油水两相分散流的液滴粒径及其分布在很大程度上影响管路压降等流动参数,研究液滴粒径预测模型对揭示油水两相流的流动特性具有重要意义。通过研究湍流脉动动能与乳状液的界面能之间的平衡、管流径向速度脉动与摩擦速度之间的关系以及泵的剪切作用,建立了油水两相管流中分散相液滴粒径预测模型;在水平管道上对油水两相分散流的液滴特性进行了实验研究,采用高速摄像和显微镜拍摄获得液滴数据,探索含油率、流量和温度等因素对粒径的影响。预测模型计算结果与不同流量、温度和含油率条件下的实验数据吻合较好。根据预测模型计算了有泵和无泵情况下分散流液滴粒径,发现泵的剪切和扰动作用使得分散液滴具有更小的粒径,泵对液滴粒径及其分布起到了显著作用。     

水平气液两相管流流型转变实验研究

综述了国内外水平气液两相流的发展状况,以及水平气液两相流型的划分方法,并通过实验对水平管的空气-水两相流进行了研究,观察了水平管内气液两相流的流动现象,划分出流型,分析了流型转变影响因素并根据实验结果绘出流型图,并与传统的试验结果进行了比较,表明有类似的特征,进而提出预测能力更强的流型转换式。     

非线性振动下水平通道气液两相流动

将振动装置与气液两相流实验回路相结合,对非线性振动工况下水平通道内气液两相流进行实验研究。重点考察了不同振动参数对流型转换界限及摩擦压降的影响。流型图表明,非线性振动工况和稳态工况下的气液两相流动形式不同,提高振动的频率和幅度会导致流型转换界限发生改变。由实验得到的气液界面分布结果表明,振动频率对相界面波动程度有显著影响,而振动幅度则主要影响截面含气率。最后对比了非线性振动工况下的摩擦压降和经验公式的计算结果,发现两者在数值和分布上均无明显差异,说明稳态下两相流摩擦压降计算公式同样适用于非线性振动工况。     

非线性振动下水平通道气液两相流动

将振动装置与气液两相流实验回路相结合,对非线性振动工况下水平通道内气液两相流进行实验研究。重点考察了不同振动参数对流型转换界限及摩擦压降的影响。流型图表明,非线性振动工况和稳态工况下的气液两相流动形式不同,提高振动的频率和幅度会导致流型转换界限发生改变。由实验得到的气液界面分布结果表明,振动频率对相界面波动程度有显著影响,而振动幅度则主要影响截面含气率。最后对比了非线性振动工况下的摩擦压降和经验公式的计算结果,发现两者在数值和分布上均无明显差异,说明稳态下两相流摩擦压降计算公式同样适用于非线性振动工况。     

输油管道水相内部沉积特性研究

输油管线油水两相流输送水相沉积区是腐蚀重灾区,掌握水相沉积规律对管线的腐蚀防护具有重要的指导作用。为研究不同状况下输油管线水相积液对管道腐蚀的影响规律,模拟了不同含水率、倾角、流速等因素下的流型分布状况,探讨了不同流速、倾角、含水量下两相流流型分布规律,明确了流速在0.3～1.3m/s、1%～10%时水相沉积状态,发现倾角在30°时,水相沉积比较严重;汇总了管道内部出现的油水两相均匀流区、油水分层区和逆流沉积区三种状态,建立了不同含水率下流速-倾角-沉积状况表。通过现场管道泄漏点分布验证,危险管段分布特征与模拟结果基本吻合。     

基于Hilbert-Huang变换和支持向量机的油水两相流流型识别

针对油水两相流的测量难题，利用文丘里管对水平管内油水两相流流型进行了研究。基于差压波动信号，提出了Hilbert-Huang变换与支持向量机相结合的流型识别方法。首先计算差压波动信号的均方根，并对其进行归一化处理后作为表征流型的特征向量之一；然后对差压信号进行Hilbert-Huang变换，利用经验模态分解后的多分辨率特征，提取第一层和第二层的能量比作为表征流型的另外两个特征向量；最后利用训练好的支持向量机进行流型识别，对分层流型及分散流型取得了较好的流型识别效果。如果将流型识别与推导得到的文丘里油水两相流流量测量模型相结合，可以较好地实现油水两相流的流量测量。     

水平渐变管内油水两相流模拟研究

为优化油气集输管道局部管道结构,采用计算流体力学软件对水平渐变管内油水两相流进行数值模拟,对比不同含水率、不同入口流速条件下两相流流型,分析油水两相流在管道内的压力分布规律。结果表明,渐变管内油水两相流流型为水包油流型,管壁主要为油相润湿;渐缩管压力随流向位移持续下降,渐扩管先下降后上升再下降;整体压降速率与含水率成反比,与入口流速成正比。研究结果可以为优化稠油集输管网管道结构、降低管道流动能耗等油水混输问题提供参考。     

水平管内油水两相流流型转换特性

以高黏度的油和水为工质,在内径为25.7 mm,长52 m的水平不锈钢油水两相流实验环道内对油水两相流流型及其转换特性进行了实验研究.根据实验结果定义了不同流动条件下出现的流型,绘制了流型图.对影响油水两相管流流型转换的各种因素进行了综合分析,利用量纲分析的方法得出了流型转换的准则关系式,并提出了一个较为准确的有关油水两相管流中反相临界含水率的计算相关式.     

水平管中油水两相流动研究进展

综述了国内外有关水平管线中油水两相流动过程中的流型、反相以及压降计算等方面的研究成果,同时指出了研究中所存在的问题和研究方向,为进一步开展油水两相输送的研究提供参考。     

螺旋管内油-水液液两相流流型

在两种不同放置位置螺旋管内进行了油 -水液液两相流流型的实验研究 ,定义了各种不同流动条件下油-水两相流的流型 ,给出了螺旋管内液液两相流的流型图 .进而讨论了各流型之间转变的机理 ,并考察了螺旋管结构尺寸及放置方式对油水两相流流型及相转变特性的影响 .     

水平井油水两相流型实验研究

为了研究水平井油水两相在不同流量和不同含水率条件下的流型流态,采用多探头系列仪器组合常规涡轮,在多相流模拟实验室进行水平井油水两相模拟实验。通过实验研究,油水两相在水平井中的流型类别可分为分层流、油包水-水、水包油-水、油包水和水包油五种,建立了流型图,可为水平井生产测井施工设计和状态分析提供流型参数。     

表面活性剂添加对气液两相流摩阻压降特性的影响

研究了表面活性剂添加对水平管内气液两相流摩阻压降特性的影响.实验中选用了环境友好的纯度为95%的十二烷基硫酸钠(SDS)作为减阻添加剂,浓度为100 mg•kg^-1.结果表明阻力减小率与流型有关,分层流型的阻力减小率可达83.3%、塞状流型和弹状流型的阻力减小率可达83.2%、环状流型的阻力减小率可达31.2%.表面活性剂可以通过改变液体物性和改变流型两个方面来影响气液两相流摩擦压降.     

喷射器内气-液两相流流型及其转换特性的研究

利用平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)技术,分析上喷式喷射器内气液两相流的流型及流型转换的特性.结果表明,在喷射器内气液两相首先形成喷射流,随着两相相互作用和动量传递,射流瓦解,气液两相随着气液比的不断增大分别形成泡状流、雾状流和块状流.根据实验结果绘制了喷射器上部射流瓦解后的气液两相流流型图.通过分析流型影响因素和流体力学特点,提出了流型转换的无因次关系式,并确定了各流型转换的具体表达式.     

基于流场-电场耦合的典型流型条件下双环形电极响应特性仿真研究

针对管道内气液两相流动过程中出现的不同流型,建立了耦合两相流流场与双环形电极电场的仿真模型,模拟了分层流、波浪流、段塞流、泡状流和环状流5种典型流型,获得了典型流型条件下双环形电极间轴向电流密度空间分布特性和混合电导率动态变化特性,结合理论模型和仿真数据讨论了气液两相混合电导率与液相含率之间的定量关系。研究结果表明:双环形电极之间轴向电流密度的空间分布能够刻画气液两相流的流型特征;当利用无量纲电导率计算平均液相含率时,BegovichWatson模型适用于分层流、波浪流和环状流,而Maxwell模型适用于泡状流。     

微通道内液-液两相流研究进展

从流型、传质和应用3个方面,介绍了近年来微通道内液-液两相流的研究进展。液-液两相流型研究内容主要有两部分,即流型的观察、流型谱图的绘制以及考察多种因素对流型的影响,但是具有普适性的流型谱图和流型转变线仍未提出。液-液两相传质研究方法包括实验研究和数值模拟两种,主要研究在液滴流、弹状流和平行流3种稳定流型下的传质过程;且相对于定性研究,定量的传质研究较少。对于微通道内液-液两相流应用研究,主要体现在萃取、材料合成、生物结晶等方面。此外,对今后微通道内液-液两相的流型、传质和应用研究进行了展望,指出需从实验与模拟计算相结合以及拓展微通道内液-液两相流的应用研究两个方面进行深入研究,推进其工业化进程。     

油水混合物在水平管中的二相流动特性研究

对内径40mm的钢管和有机玻璃管内油水二相水平流动时的流型、摩擦压降特性进行了详细的实验研究,结果表明:油包水向水包油的转变发生在含水体积分数约0. 4时。随含水体积分数的增大,油水二相流的摩擦压降先是急剧减小,其后在含水体积分数大于0. 4时压降变化趋于平缓。油水二相流的摩擦压降受含水体积分数、管壁润湿特性、管壁粗糙度以及混合物流速的影响,当二相流体处于水包油状态时,钢管内的摩擦压降比有机玻璃管内的大;而当处于油包水时,有机玻璃管内的摩擦压降则比钢管内的摩擦压降大。