改性环氧树脂固体颗粒冲蚀磨损试验研究

采用气流挟沙喷射法对改性环氧树脂材料进行固体颗粒冲蚀磨损试验,考查冲蚀速度和角度对其冲蚀磨损的影响,并探讨了其冲蚀磨损机理,对比了相同冲蚀条件下几种材料冲蚀率的大小。实验结果表明,改性环氧树脂材料冲蚀率与冲蚀速度近似呈线性关系;在不同的冲蚀速度下,改性环氧树脂材料的冲蚀率在45°冲蚀时最大,表现出半塑性材料的冲蚀特征;在相同的冲蚀条件下,改性环氧树脂材料冲蚀率是对比材料(如M30砂浆、水泥石等)冲蚀率的1/16~1/4,适合用作强风沙流环境下混凝土桥梁墩身的防护材料;冲蚀形貌扫描电子显微镜照片表明,冲蚀能量的法向分量使材料表面产生裂纹和破碎,而其切向分量使材料表面产生切削。     

原油输运弯管中液固两相流冲蚀仿真研究

利用CFD冲蚀计算模型,对弯径比为2的两种不同口径弯管在不同的压力、温度和流速工况下展开冲蚀仿真研究。研究发现温度对冲蚀结果影响较大,原油输送温度为60℃,输送速度为4m/s时,弯管的弯头平均冲蚀率达到较低值。DN50弯管的冲蚀位置分布在45°～75°位置,DN100弯管的冲蚀位置分布在60°～75°位置,研究结果为原油输送管路安全防护提供一定参考依据。     

不同冲蚀速度与角度下的防砂管冲蚀规律

高速含砂流体的冲蚀作用造成的防砂管基管破坏是防砂失效的重要原因之一。利用旋转MSH冲蚀仪模拟地层环境,以含砂流体为实验介质,从筛管基管上裁剪出50mm×20mm×2mm的样块作为实验试样,研究其在固液两相流体中不同冲蚀速度与角度下的冲蚀规律。实验发现:相同实验条件下,冲蚀磨损量与冲蚀角度成反比、与冲蚀速度成正比且成指数增长。因此可以调整设计筛管结构以增大含砂流体与筛管基管的冲蚀角度,同时在油田开发前期降低生产速度,减小冲蚀磨损,后期增大生产速度,保证总体产量。     

搅拌槽中固体颗粒离底悬浮机理的研究

The minimum fluid velocity to maintain particles just suspended was deduced, and the theoretical analysis shows that the minimum velocity is influenced by the properties of the solid and liquid, not by the operational conditions. For justification, the local minimum velocity at the bottom of the tank was measured by a bi- electrode conductivity probe, in a square-sectioned stirred tank (0.75 m×0.75m×1.0m) with the glass beads-water system. The experiments showed that the fluid velocities for the same suspension state were identical despite that the power dissipated per unit mass was not the same under different configuration and operation. Both theoretical analysis and experimental results indicate that the off-bottom suspension is controlled by the local fluid flow over the bottom of the stirred tank.     

放射性废树脂颗粒在垂直弯管内水力提升的分布仿真

针对放射性废树脂在垂直弯管内颗粒分布规律,采用计算机流体力学的方法对不同工况下的参数进行数值模拟和分析,以某品牌强酸性核级阳离子交换树脂和强碱性核级阴离子交换树脂为例,流体模型采用双欧拉模型,考虑湍流与重力的影响,使用COMSOL软件对废树脂和水在垂直弯管中的流动进行仿真,研究浆体流速、树脂密度、颗粒粒径、和体积浓度对...     

不同质量流量颗粒对压缩机叶片的冲蚀影响

本文采用数值模拟的方法研究了压缩机内固体颗粒对叶片的冲蚀磨损过程。在Ansys软件Fluent中,采用Realizable k-epsilon湍流模型计算气流场。本文通过建立冲蚀模型,从颗粒质量流量对冲蚀结果进行分析。分析结果表明:采用欧拉—拉格朗日两相流模型和离散冲击模型对3种不同质量流量(0.01,0.03,0.05 kg/s)固体颗粒作用下,离心压缩机气固两相流及叶片固体颗粒冲蚀磨损情况进行模拟,结果表明:质量流量为0.01,0.03,0.05 kg/s的固体颗粒主要对叶片前缘顶部、腹部、叶片一侧造成磨损,而质量流量为0.05 kg/s的粒子对叶片的冲蚀磨损效果最为明显,这就说明质量流量越大,对叶片的冲蚀率越大。     

搅拌槽内固体颗粒对液相速度影响的研究

采用自行研制的双电极电导探针 ,在 0 .75m× 0 .75m× 1m方形搅拌槽中 ,测定了玻璃珠 水体系中固体颗粒对液相速度的影响。实验结果表明 :加入密度大于水的固体颗粒后 ,轴流式向下泵送液体搅拌桨的表观排出流量准数增大 ,但实际排液能力并不增加 ;近壁上流区液相速度衰减 ,衰减幅度随固相浓度不同而不同 ;由于固体颗粒的加入 ,搅拌槽底部液相速度衰减 ,与近壁上流区相比衰减幅度较小。近壁上流区液相速度与搅拌转速成正比 ;不同直径的搅拌桨 ,输送功率相同时 ,近壁上流区液相速度相等。近壁上流区液相速度可作为固液悬浮搅拌槽设计的重要参数     

T型弯头不同工况的冲蚀磨损数值模拟研究

运用Fluent软件中的DPM模型对不同固体颗粒浓度和入口速度情况下的T型弯头冲蚀磨损进行数值模拟研究。通过数值模拟得出T型弯头中流场分布情况以及严重冲蚀部位。结果表明,在盲管区域产生旋涡,充当保护垫作用,减缓壁面冲蚀;在相同颗粒浓度情况下,T型弯管的冲蚀速率随着入口速度的增大而非线性上升,严重冲蚀区域的尺寸将发生变化;在相同入口速度下,T型弯头的冲蚀速率随着颗粒浓度的增加而接近于线性上升,严重冲蚀区域的尺寸几乎不变。     

石化管道液固两相流冲蚀磨损的数值模拟研究

液固两相流对管道的冲蚀磨损是石化行业中经常发生的一种管道失效方式。本文采用Fluent中的DPM模型对某炼厂的石化管线进行数值模拟研究,得到了液固两相流条件下整体管线的冲蚀速率分布,并对不同位置的局部管件冲蚀速率进行了分析。模拟结果表明:该管线中盲三通盲管和支管相贯线区域最容易发生冲蚀破坏。本文的研究结果可为工程实际中冲蚀检测提供准确的布点指导。     

磨料射流高压管线材料冲蚀实验研究

磨料射流破岩钻径向水平井技术是近年发展起来的开发低渗油藏、提高原油采收率和煤层气产量的新方法。利用该方法破岩钻进过程中,高压管线内壁受磨料颗粒冲蚀严重的问题大大限制了该技术的推广与应用。为此,本文利用自建的冲蚀实验设备对塑性试件在水-砂液固两相流动中的冲蚀问题开展了实验研究,对包括冲击角、颗粒粒径、冲击速度和固相浓度四因素对试件冲蚀速率的影响规律进行了分析,并采用共轭梯度结合通用全局优化算法对所得实验结果进行回归分析,得到了冲蚀速率同上述因素的影响规律方程。     

循环流化床下料管中气固流动的实验研究I—颗粒流动

在内径１１０ｍｍ的下料管循环流化床中，采用ＦＣＣ（流化床催化裂化催化剂）、硅胶球颗粒时，对下料管中颗粒局部速度、局部浓度的测量基础上，研究了床层截面平均颗粒浓度，截面平均颗粒速度的轴向和径向分布，并回归得到求取床层颗粒浓度的关联式，为气固下行反应器设计开发提供了理论依据。     

二维液固循环流化床内固体颗粒浓度分布的研究

本文对立了液固两相流在弯管中的运动微分方程,提出了一种由流化床压降计算流化床中固体颗粒膨胀高度的方法,在此基础上提出了固体颗粒浓度分布的经验计算式。本文建立了一套模拟循环流化床蒸发器流动状况的二维装置,采用CCD图象采集与处理系统对不同的操作条件下惰性固体颗粒在床中的浓度分布进行测量,实验表明模型较为准确,可用于工程计算。     

90°弯管冲蚀磨损的数值模拟研究

利用FLUENT软件中的DPM模型,对含少量固体的90°液体管道内的冲蚀磨损情况进行了数值计算,得到了90°弯管中冲蚀磨损最严重的部位,并且流体对弯管的冲蚀磨损速率随着弯管中流体速度的增大而呈线性增加,随着弯管中颗粒含量的增加而呈线性增加,且弯管的最佳弯曲半径为R=1.5D或R=2D。     

减弱节流器中颗粒冲蚀破坏措施的数值模拟

井下节流器是水力加砂压裂施工中的重要元件之一。对在节流器内壁面设置肋条以提高其抗冲蚀性能的方法,采用考虑颗粒-颗粒碰撞的离散颗粒硬球模型进行了数值模拟,并采用半实验关联式计算了节流器内壁面的冲蚀速率,进一步对肋条的几何参数进行了优化。结果表明,设置肋条不仅可以在壁面附近形成类似滚动轮子的流场结构,减弱连续相的流速,还可以将90%以上冲击颗粒的速度降低到0.5 m/s以下,从而明显地提高了节流器的抗冲蚀性能;同时,当肋条高度H为3 mm、宽度B与间距L相同(5 mm),布置4个肋条时可以达到相对最佳的抗冲蚀效果。     

汽-液-固三相循环流化床蒸发器中固体颗粒浓度和速度的研究

应用电荷耦合器件CCD(charge coupled devise)测量和图像处理技术,定性和定量研究了热模汽-液-固三相自然循环流化床蒸发器中固体颗粒浓度和速度的轴、径向分布以及其随热通量、固体颗粒加入量等操作参数的变化规律。热通量的变化范围为2179.8W穖-2到6624.2W穖-2,固体颗粒的体积分率的变化范围为0.5%到2%。结果表明:在液-固两相区,固体颗粒浓度在轴向和径向的分布较为均匀;随着热通量的增加,加热管中固体颗粒的浓度逐渐降低,循环管中固体颗粒的浓度逐渐升高,并且两者均随固体颗粒加入量的增加而升高;固体颗粒的速度在轴向上较为接近,其在循环管中的速度高于在加热管中的速度,并且两者均随热通量的增加而升高;固体颗粒加入量对其速度有增强和阻碍两方面的作用。     

回转圆筒内固体颗粒径向偏析的研究

混合固体颗粒在回转圆筒内运动时要发生径向偏析,笔者认为颗粒的渗流以及粗细颗粒的流动性不同是引起颗粒偏折的主要原因。本文通过实验得到了筒体转速及填充系数对偏析的影响。     

小尺寸局部反循环磨铣打捞器结构优化设计与研究

基于局部反循环打捞机理,设计了一套满足超深小尺寸井眼要求的铣捞一体化工具.提取并简化工具内部的流道,并进行固液两相流数值仿真模拟.分析了打捞机理的可行性以及喷射嘴的数量、喷射角度对打捞性能的影响.结果表明:打捞机理可行,且在相同的工作参数下,圆周布置三个喷射嘴并与中心轴夹角均为15°时,打捞效果最好.     

固体颗粒流体化现象的研究

主要研究固体颗粒在流化床中的流体化作用,特别是在流化床中的热传递.通过一系列实验来探讨如下几个方面:1.测量空气流在颗粒流化床中压力降及其变化趋势.2.在流化床中浸入铂丝电阻,并由此来测量传热系数.     

基于管流式实验的超级13Cr油管变径部位冲蚀研究

利用自制的模拟水平管道液固两相流冲蚀实验装置,在液固两相流体中,研究了流体速度对超级13Cr油管冲蚀速率的影响。采用扫描电镜的方法分析了超级13Cr油管的冲蚀形貌。实验结果表明,超级13Cr油管冲蚀速率随液固两相流体流速的增大而增长,但在水平油管截面沿圆周方向冲蚀速率分布不均匀,其中油管底部的冲蚀速率较大,油管上部冲蚀速率较小。由于砂浓度沿截面高度方向不均匀,油管底部主要以较为稠密的固体颗粒对管壁的磨损和低角度切削为主,而顶部的冲蚀主要为颗粒冲击和切削管壁。在直冲台肩部位的冲蚀速率和冲蚀形貌类似于30°～45°时喷射式冲蚀实验结果。实验结果为水平井压裂施工冲蚀预测提供了依据。     

90°弯管内冲蚀磨损的试验研究和数值计算

通过将试验和数值计算相结合的方法,研究了90°弯管的流场,确定了数值计算模型,即湍流模型选择RNG k-ε模型,求解时选择SIMPLE求解器,冲蚀磨损的计算选择离散相模型(DPM模型),计算结果表明:弯管中冲蚀磨损最严重的位置在弯管弯曲外侧70°~90°之间。