表面改性高效热管传热性能实验研究

为了提高重力热管的传热能力,通过蒸发段烧结粉末多孔层和冷凝段进行Ni-P化学镀层来强化重力热管传热,并以水为工质进行了传热特性实验研究。自制热管并搭建热管传热性能测试实验装置,改变加热功率,计算在不同热流密度下的传热系数,并分析烧结粉末多孔层和Ni-P化学镀层对重力热管管内沸腾和凝结换热的强化机理。实验结果表明,与普通重力热管相比,表面改性高效热管的蒸发段平均传热系数提高了48%~73%,冷凝段平均传热系数提高了26%~47%。     

重力热管井筒伴热技术在稠油热采中的应用研究

在分析重力热管改善抽油井井筒热损失原理的基础上,进行了重力热管井筒伴热室内物理模拟试验和矿场试验。室内复配出的工质A液,与水基工质相比,具有液体密度小、蒸气密度高的优点,适合进行重力热管传热。室内模拟重力热管井筒温度分布结果表明,重力热管冷凝段与蒸发段的温度之比大于0.7,能够有效改善井筒流体温度分布。矿场试验结果表明,在蒸汽吞吐过程中采用重力热管井筒伴热技术,能够有效减小井筒流体温度下降的幅度,延长油井的生产时间,增加蒸汽吞吐周期的产量。      

井筒重力热管传热技术在蒸汽吞吐井中的应用

为寻求经济节能、操作简单、维持稠油在井筒中正常举升的工艺,基于重力热管高效导热原理,提出了井筒热管传热技术。该技术是以热管传热机理为基础,耦合井筒传热原理而形成的复杂传热技术。它不需改变稠油热采油井现有的机抽系统,只是将空心抽油杆进行特殊工艺处理,再进行添加工质、抽空、密封连接制成超长重力热管,最后将重力热管连接在整个井筒机抽系统内,具有井结构简单、无需维护、自行运转等特性。在辽河油田杜84-55-85吞吐井上试验获得成功。结果表明,在无需外加能量前提下,热管依靠井筒深部流体热能,通过高效传热作用,平衡井筒流体温场,提高井筒上部流体温度,延缓了井筒流体温度下降速度,延长了吞吐井的生产时间。该项技术的研究和应用对稠油的节能低耗开采、增加产量具有重要意义。     

重力热管抽油杆室内实验研究

针对重力热管抽油杆存在的问题,研究筛选全新的工质,并对重力热管抽油杆进行室内实验研究。实验证明:在一定的条件下,筛选的工质应用到重力热管抽油杆中是可行的,可使重力热管抽油杆冷凝段与蒸发段的温度之比大于0·7,并且这种重力热管抽油杆可满足油田现场应用。     

水平管液固循环流化床换热器强化传热和防垢研究

在水平管液固循环流化床换热器装置上进行以硫酸钙为工质条件的试验,研究流化床的传热性能和防垢效果。实验结果表明固体颗粒的加入可延长硫酸钙溶液的结垢诱导期,能够起到防垢和强化传热的作用。     

重力热管井筒伴热方式可行性分析

将重力热管的高效传热特性应用于井筒伴热过程，并与热流体循环伴热和电加热伴热两种传统方法进行对比，分析影响重力热管伴热效果的外部因素。结果表明，重力热管作为一种井筒伴热方式是可行的，空心抽油杆为工质提供工作环境。通过重力热管的热量存储和传导，将井筒下部流体多余热能通过自平衡过程传递给近井口管段内的流体，加热井筒上部温度较低的原油。与两种传统伴热方式相比，重力热管在无需补充能量的情况下，能起到均衡井筒温度场的作用，同时满足生产的要求。重力热管的伴热效果受到井底流体温度、下入深度、产量以及原油物性的影响：随着井底温度、下入深度、产量的增加，重力热管的伴热效果变好；原油物性直接决定重力热管能否在油井应用。图9参13     

应用重力热管式油管改善稠油流动性理论研究

根据重力热管工作原理,结合稠油开采工艺技术,对重力热管式油管的传热过程进行了分析,并根据传热平衡原理,对不同工作条件下重力热管式油管采油井进口出油温度和传热损失进行了理论计算。结果表明,重力热管式油管能够利用采油井下部稠油和地层所蕴含的地热能来加热采油井上部稠油,减少稠油流动过程中的散热损失,改善稠油流动性。     

溶剂脱蜡工艺中采用流化床换热器的研究

研究了在溶剂脱蜡工艺中采用流化床换热器代替套管结晶器时，流化床换热器中流化固体颗粒空隙率及流化固体颗粒大小、换热器传热温差和传热效率与脱蜡效果等因素的关系。试验表明，换热器的传热系数较传统的套管结晶器有大幅的提高(5～7倍)；油收率增加3%～5%，蜡收率增加2%～4%，蜡含油率可降至3%以下；工艺简单，设备易于维护；有较大的经济效益。该试验为进一步的工业试验提供了可靠的基础数据。     

加热炉用碳钢-水热管传热性能实验研究

根据油田加热炉应用热管元件进行节能改造设计需要，研制了一套热管性能检测实验装置，对加热炉改造使用的重力碳钢－水热管元件传热性能进行了实验研究。通过实验可以看出，常用重力式碳钢－水热管启动性能好，而且具有较强的传热能力。当炉温为750℃时，实验条件下的单根热管传热功率达到3.4kW，热管表面的等温性能随着加热炉炉温的提高而有所下降，当炉温为750℃时，实验热管试件冷热段表面最大温差为14．7℃。     

旋流除砂器气—固两相流场模拟分析及结构优化研究

旋流除砂器在油气测试现场应用中存在小颗粒固体除砂率低的问题，鉴于此，文章采用计算流体动力学软件(CFD)Fluent中的雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)对旋流除砂器内部的流场特性和运动轨迹进行模拟分析，通过对旋流除砂器敏感性参数模拟分析得出：除砂率随着入口流速和工质颗粒直径的增大而增大，且当流速达到10 m/s,颗粒粒径达到5μm时，该型除砂器的除砂率即可达到80%以上，然后基本维持稳定。通过对除砂器结构优化改进，模拟研究发现：将除砂器的圆形入口改为方形入口可以显著提高该型除砂器对小于5μm粒径颗粒的除砂率，且可以有效减小除砂器顶部由于高流速、大粒径造成的颗粒堆积现象，对提高该型设备的现场适用性具有较高意义。     

倾斜热管内加固体粉末强化沸腾换热的研究

分析了倾斜热管内加固体粉末对沸腾换热过程的影响,并进行了系统的实验研究。实验控制加热段热流密度q=0.7~3.2W/cm2,操作温度t=75~150℃,热管倾角θ=5°~90°。结果表明,加固体粉末后能有效减小管壁上、下侧温差,在实验范围内强化沸腾的传热系数可提高30%~68%。     

高温热管翅强化管内对流换热研究

为研究高温热管翅强化传热的性能 ,对带有热管翅片的单管进行了实验研究 ,给出了实验传热系数曲线及其准则关系式 ,并与光管换热关联式进行比较 ,结果表明用热管翅做翅片强化管内换热效果明显 ,其传热系数远高于光管内的传热系数     

微细通道EHD两相流传热研究

以去离子水为工质,分别对1 mm×2 mm、2 mm×2 mm和3 mm×3 mm 3种矩形槽道进行了EHD两相流传热试验研究。结果表明,两相流饱和沸腾时,传热系数随着热流密度的增大而增大。在相同的热流密度下,槽道尺寸越小,槽道的饱和沸腾传热系数越大。在外加直流电压低于16 kV时,传热系数随外加电压的增加而明显增加;在16~20 kV之间,传热系数随电压的增加变得平缓;当电场电压高于20 kV后,传热系数随着电场强度的增加反而降低。这说明在EHD两相流强化传热中存在最佳强化电压。     

高温熔盐在螺旋槽管内传热特性的试验研究

以熔盐为传热介质对不同几何参数的螺旋槽管内的传热特性进行了试验研究,结果表明,与光管相比,螺旋槽管可以有效提高管内传热系数,且槽深的增加有利于强化传热。工作温度较高时,熔盐粘度低而流动阻力小,螺旋槽管的强化传热效果更为突出。通过多元线性回归法得到高粘度和低粘度熔盐在螺旋槽管内努塞尔数的准则方程式,为吸热器的工程设计提供了理论依据。     

热管传热性能对小型热管换热器散热效能影响

在零重力辅助下,小热管热阻是小型热管换热器散热效能的重要影响因素之一。基于集总参数法对于换热器系统数值计算的高效性思想,建立了热管、热管换热器的集总参数模型。对同一热管换热器选用不同传热性能的热管,在不同传热温差和流体质量流速下,就其散热效能进行了数值计算。计算结果表明,在零重力辅助下,热管换热器管内热阻存在一临界值Rcri。当热阻RHP≤Rcri时,管外热阻起主导作用,热管换热器的散热效能εh几乎不随热管管内热阻的值而变化。     

热管换热器设计计算的线算图法

针对热管换热器设计计算公式复杂,计算工作量大的问题,提出了采用线算图法进行气气热管换热器设计计算的方法。将热管换热器设计计算中的对流换热系数、流动阻力和携带传热极限计算公式均以线算图的形式表示,并给出计算实例。线算图法与常规计算方法相比,两者的计算结果相差很小,但线算图法更方便、简单,同时可以清晰地表示各参数对热管换热器性能的影响。     

天然气管道加热用浸没燃烧换热器设计及应用分析

浸没燃烧技术应用于天然气管道加热较为新颖,该技术核心在于换热器的设计。介绍了浸没燃烧换热器的设计方法,设计出200 kW浸没燃烧换热器并在北京某门站供暖期内投入使用,以解决调压器的冻堵问题。利用实测数据计算管内、管外对流换热系数,通过数据拟合计算得到额定设计工况下的实际综合传热系数,进而对设计综合传热系数进行修正。计算结果表明,设计综合传热系数的修正系数为1.56。再通过实际管外对流换热系数反算得到水浴最大流速值,拟合得到功率与水浴最大流速的关系式,利用加热装置在120 kW稳定运行时的实测数据进行验证,水浴最大流速计算结果误差率为6.67%,可以为相同类型的浸没燃烧换热器设计提供参考。     

纵横交错管传热及流阻性能研究

以水为工质,对纵横交错管和圆管在不同流速下的传热性能和压降进行模拟,获得了湍流状态下二者管内温度场和速度场的分布。通过对两种管型性能的比较研究,发现随着Re的增大,交错管管内传热系数比光管平均提高29.68%,压降也明显增大。     

连续气举条件下举液管柱传热系数的确定

气举管柱温度分布对气举井设计和运行有着重要的意义,而传热系数是影响系统传热 和温度分布的重要参数,要准确地预测管柱内流体的温度梯度必须首先确定传热系数。针对气举 井实际工况,首次推导出气举管柱的传热系数计算公式,从而为气举管柱流温计算奠定了基础。 计算结果表明,注气点以上和注气点以下传热系数相差很大,所以在实际工程计算时必须分别予 以考虑,并且在计算中可以忽略油管和套管传热系数对气举管柱总传热系数的影响。     

小热管换热器散热效能试验设计与多因素分析

综合利用试验设计、模型拟合与统计学的方差分析方法,考虑多因素的影响,研究热风进口温度、冷风流量与倾角同小热管换热器散热效能的关系及影响程度。试验对象为采用烧结吸液芯小热管制作的换热器,采用气-气换热方式测试。试验结果表明,增大冷风流量与升高倾角均能提高烧结吸液芯小热管换热器的散热效能;0～20°倾角内,冷风进口温度为15℃,热风流量为70m3/h,冷风流量在30～90m3/h,烧结吸液芯小热管换热器的散热效能在0.27～0.39之间;倾角为20°时,热风进口温度在38～48℃且冷风流量在72～100m3/h可获得较高的散热效能。