内置自旋扭带换热管流阻的计算

对内置自旋扭带换热管内流体运动以及压力降进行了理论分析。内置自旋扭带换热管的轴向流体阻力由2部分组成,一为管内流体与管壁间的摩擦力(即阻力),二为流体与自旋扭带摩擦力的轴向分量。着重研究后者,得到其表达式Δp1;安装了自旋扭带换热管的流体压力降Δp为Δp1与未安装自旋扭带换热管的流体压力降Δp2之和,从而推导出内置自旋扭带换热管流体压力降Δp的理论计算式。进行了内置26个型号自旋扭带换热管的流阻试验,理论计算值与试验结果一致。     

齿状凹槽型扭带在圆管中强化传热性能的数值模拟研究

研究了一种新型内置齿状凹槽型扭带,并基于ANSYS Fluent软件在Re=800～1 600下,对换热管内插入新型齿状凹槽型扭带的传热与阻力特性进行数值模拟研究。模拟结果表明,内置不同长径比的齿状凹槽型扭转扭带,换热管的平均Nu、阻力系数、综合性能评价因子（PEC）与场协同数（I）均随着扭带长径比的减小而增大;将不同长径比的齿状凹槽型扭带与传统SK型扭带进行对比研究,齿状凹槽型扭带的PEC与I都要高于传统SK型扭带。     

管内气体侧扭带阻力特性及强化传热特性

利用Pro/e软件建模得到扭带模型,采用Fluent软件对换热管内的流场进行模拟,研究了扭率(Y)分别为12.0,8.5,5.0的扭带在管内的阻力特性和强化传热特性。实验结果表明,选择网格数为8.13×106的扭带模型较适宜。插入扭带管的管内压降大于光管的管内压降,随雷诺数(Re)的增大,管内压降增大,且Y越小管内压降越大。插入扭带后,随Y的减小,达西摩擦因子(λ)不断增大。Y越小,管内流体的二次流流速越大,温度场与速度场协同的程度更好,换热效果得到强化。所建立的拟合曲线λ=3.328Re-0.286Y-0.394和Nu=0.115 4Re0.707 7Pr0.333Y-0.078 75(Nu为努赛尔数,Pr为普朗特数)拟合度高,利用λ,Nu,Re,Y关联式可进行扭带选型。     

水平及倾斜管道内螺旋流压降特性研究

为了考察自转式螺旋扭带诱导生成单相螺旋管流的流动压降规律,对水平及倾斜管道内液体单相螺旋管流的压降特性进行试验研究。试验管段采用长2 m、内径25 mm的有机玻璃管,采用高分子材料螺旋扭带,扭率分别为6.2、7.4和8.8。试验介质为蒸馏水,液相流速为0.0~3.0 m/s,试验管道倾斜角0°~15°。研究结果表明:液相流速、扭带扭率及管道倾斜角对试验段的进出口压力和管道压降均有较大影响;随液相流速和扭带扭率增大,管道进出口压力均呈增大趋势;管道倾斜角仅对出口压力有影响,对进口压力影响较小;管道压降随液相流速、扭带扭率及倾斜角增大而增加。根据试验数据,以Darcy-Weisbach公式为基础,回归了适合液体单相螺旋管流的压降计算模型。     

管内周期性自旋流的强化传热实验

对间隔插入旋流片管内周期性自旋流的传热与流阻性能进行了实验研究,并比较了4种类型的旋流片及其不同旋流片间距的强化传热性能。结果表明,最佳旋流片间距Lp均在33d左右,旋流片强化传热的综合效果从大到小依次为:旋转角α=180°及旋流角β=20.3°的旋流片、旋转角α=270°及旋流角β=20.3°的旋流片、旋转角α=180°及旋流角β=38.1°的旋流片、旋转角α=270°及旋流角β=38.1°的旋流片。     

上行光管内置铝制扭带的换热与阻力试验研究

针对换热器在工业生产中不可避免地产生污垢,严重影响换热器性能的情况,内置扭带是一种已被证实兼有防垢除垢及强化传热的双重作用的技术。介绍了铝制扭带的换热试验研究方法。在改造的传热试验设备中,通过将9种不同结构参数的铝制扭带放置到换热管内,调节冷水阀,观察扭带在预计流量起转时进行传热试验。结果表明,内置扭带的换热管的总传热系数大于光管的数值,增大范围为9%~20%,内置扭带具有良好的强化传热作用。采用线性回归得到了与扭带结构参数相关的摩擦因数和努塞尔准数关联式,并通过性能评价,得到了评价因子=1.13~1.25,证明铝制扭带具有强化传热的实用价值。     

滴形管束换热及流阻特性的实验研究

对空气横掠叉排滴形管束的放热及流阻特性进行了实验研究。讨论了排列方式对管束平均放热及阻力系数的影响以及平均换热系数随流动方向管排数而变化的规律。给出了计算平均换热系数及阻力系数的实验关联式。在传热实验中，采用了热质比拟原理及萘升华技术。实验的雷诺数范围为１００００～１２００００。实验结果表明，滴形管束和圆管管束相比具有强化传热及节约能源的双重优点。     

换热器齿形自转塑料扭带清洗力矩的实验研究

为了进一步提高自转塑料扭带的清洗能力 ,对齿形自转塑料扭带和普通自转螺旋扭带的清洗力矩进行了对比实验研究。研究结果表明 :(1 )齿形自转塑料扭带的清洗力矩比普通塑料扭带的清洗力矩平均提高 4 2 %～ 70 % ;(2 )齿片的安装角α、β、齿高h、齿距P等结构参数对扭带的清洗力矩、自转转速及运转平稳性都有影响 ;(3)从增加扭带的清洗力矩和获得自转转速及运转平稳性等 3个方面综合考虑 ,以α =1 5 0°、β =90°、h =6mm的齿形扭带综合性能最好     

斜针翅管套管换热器壳程传热与压降的数值模拟

以水-柴油换热为对象,对直针翅管和斜针翅管套管换热器的壳程传热与压降性能进行了实验研究与数值模拟。采用Fluent软件模拟了柴油在直针翅管和斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的流场、温度场以及传热与压降性能。结果表明,在相同流动条件下,直针翅管与光管套管换热器的总传热系数K的比值模拟值与实验值吻合较好。同时分析了斜针翅管纵向流流动特性,压降低于直针翅管换热器,强化传热为光管的1.5～2倍,并设计应用于炼油换热器中。     

带自旋自浮挡板的表面曝气装置气液传质特性研究

研究了Rushton桨、向下斜叶透平桨和平桨与不同直径和倾角的自旋自浮挡板组合的表面曝气装置的搅拌功率和气液传质特性。实验结果表明 ,自旋自浮挡板对Rushton桨的表面曝气性能有改善作用 ,且最佳尺寸为直径 6 2mm ,叶片倾角 6 0°;自旋自浮挡板在一定操作范围内可以提高向下斜叶透平桨的表面曝气性能 ,但不存在最优尺寸 ;自旋自浮挡板与平桨组合可使搅拌功率变大 ,但对平桨的曝气能力影响不大。     

扭曲片管对常压加热炉管内压降的影响

利用计算流体力学软件Fluent,选择可实现k-ε湍流模型和多相流Mixture模型对常压加热炉辐射段的最后两根炉管和加装扭曲片管的炉管进行气液两相流的三维数值模拟计算,比较和研究了加装扭曲片管后炉管的速度场和压力场的变化,分析了扭曲片管构件对常压加热炉管内压降的影响。模拟研究结果表明,在常压加热炉中加装扭曲片管能起到强化传热的作用;在相同入口温度和恒定壁面温度的条件下,壁面总传热速率提高了13.3%,出口温度升高了0.3 K;在管内气液两相流的情况下,扭曲片管使管内压降增加47.53%,扭曲片管局部会形成较大压降。     

钻柱偏心旋转对环空摩阻压降影响的数值模拟研究

准确预测钻柱偏心旋转工况下的环空摩阻压降是复杂结构井控压钻井的重要理论基础,但常规钻井液环空摩阻压降计算方法无法直接计算复杂结构井的环空摩阻压降。为此,应用数值模拟方法,分析了偏心度（0～67.42%）和钻柱转速(0～114.65 r/min)对典型环空（Ф127.0 mm钻杆和Ф215.9 mm井眼）中摩阻压降梯度的影响。分析结果表明：偏心度小于45.00%时,转速和偏心度对摩阻压降梯度影响较弱,摩阻压降梯度随转速增大略有降低,随偏心度增大而增大;偏心度大于45.00%时,低转速（<60 r/min）下摩阻压降梯度随偏心度增大而降低,高转速（≥60 r/min）下摩阻压降梯度随偏心度增大而略有增大。基于数值模拟结果,建立了偏心度分类的无因次偏心环空摩阻压降梯度预测模型,计算了南海某水平井Ф215.9 mm井段的ECD,并与PWD测试结果进行了对比,平均相对误差为0.45%,表明该模型具有较好的准确性。研究结果表明,无因次偏心旋转环空摩阻压降计算模型可以精细描述环空压力场和准确计算ECD,为控压钻井水力参数优化提供指导。     

压降曲线储层物性特征参数分析及应用

注入井压降试井是获取储层物性特征参数重要方法之一。注入井随注入时间增加、注入介质变化及分注工艺推广,储层物性层间差异增大,造成注入井压降曲线特征复杂化。分析物性层间差异对压降曲线特征的影响,用分层段压降试井解释参数,对比分析全井笼统压降曲线特征和物性参数,通过高有效渗透率储层物性验证全井压降曲线物性特征。利用注入剖面吸水厚度校正改善压降试井参数,利用相对吸水量和压降解释结果估算吸水层物性参数。     

含有扭曲片的裂解炉线性废热锅炉的数值模拟和工艺计算

利用数值模拟技术对纽带和扭曲片强化传热管进行了模拟,将模拟结果应用于商业传热软件中,对含有扭曲片的裂解炉线性废热锅炉进行了工艺计算。计算了两种强化传热管的速度场、压降场和温度场,给出了不同雷诺数下的压降、努赛尔数、强化传热因子、压降比和努塞尔数比。数值模拟结果表明,扭曲片强化传热管的强化传热性能优于纽带强化传热管,前者的压降和努塞尔数均小于后者,前者的强化传热因子大于后者。工艺计算结果表明,裂解原料分别为加氢尾油、石脑油及乙烷时,具有扭曲片强化传热管的线性废热锅炉的传热量比普通线性废热锅炉的传热量增加了8.2%,6.1%,2.4%。     

物质平衡法在异常高压气藏储量估算中的应用

异常高压气藏的开发过程复杂、成本高。为了合理地开发异常高压气藏应合理地进行气藏开发动态分析,把握气田开发主动权。对近年来发展的五种动态分析方法进行了综合分析,这些方法是基于物质平衡方程得到的。最后以美国Osscem和Anderson L异常高压气藏为例,对上述方法应用效果作了对比分析,其结果可供以后开发我国大型异常高压气藏时作为参考。     

控制阀压差的确定

从控制阀的控制原理开始，通过工程实例来介绍工艺系统控制阀压差的确定方法，旨在为工艺系统设计提供参考，使设计出的每一个控制回路都能处于最佳调控范围运行。     

钉头形状对钉头管阻力性能的影响

对圆柱形、椭圆形及滴形钉头对钉头管阻力性能的影响进行了实验研究，分别给出了计算３种形式钉头管阻力系数的实验关联式。实验结果表明，滴形钉头管的阻力最低。     

凝析气井井眼压降和温降计算研究

在凝析气井井眼流体相态理论的基础上 ,综合考虑压力、温度之间的相互影响 ,建立凝析气井井眼压力、温度耦合组分模型。该模型包括压力计算模型和温度计算模型 ,在压力模型计算中考虑了动能变化的影响 ,在建立温度分布模型时 ,假设井眼中传热为稳态传热 ,并考虑了摩擦生热对井眼温度分布的影响。计算压力、温度时 ,将井眼分成若干段 ,在每段采用压力、温度之间相互耦合 ,迭代法求解。将文中提出的模型和常用模型进行比较 ,显示文中模型具有较高的精度 ,用于凝析气井井眼压力温度分布的分析与计算 ,能够满足工程的要求