S型规整填料的液泛特性及模型研究

用直径为0.5 m、填料高度为1 m的有机玻璃塔,在常温常压下以空气和水为介质,在不同的喷淋密度下测定S型规整填料的液泛性能,并将其液泛气速与CY型和SQ型规整填料进行了比较。实验结果表明,S型规整填料具有较大的液泛气速,S-800型填料液泛气速较CY-800和SQ-800平均提高了20.77%和15.34%。由规整填料层内流体的水力学理论关系式可推导得到S型填料的液泛气速模型,该模型的计算值与实验值的最大相对偏差均为3.09%,平均相对偏差为2.29%,可用来预测S型规整填料的液泛特性。     

芳烃抽提新型萃取塔的操作性能研究

多升液管筛板搭（MU）是芳烃抽提装置的一种新型萃取塔。在直径为0．1m、萃取段高度为1m的MU萃取塔中，用低界面张力体系正丁醇-丁二酸-水研究了分散相存留分数、液滴平均直径和液泛速度等流体力学特性以及全塔效率等传质性能。由试验数据回归得到的液泛速度、塔板效率等经验关联式可用于对该塔型的工程放大设计中。     

驼峰筛板萃取塔的性能研究及应用

驼峰筛板填料（HS-I型）塔是一种兼有筛板和填料功能的新型萃取塔。在直径0.1m,高度2.0m的HS-I型萃取塔中,用低界面张力体系正丁醇-丁二酸-水研究分散相存留分数、液泛速度等流体力学性能和理论板高度等传质性能。实验结果表明,新型塔内构件兼有塔板和填料的优点,塔的通量大,传质效率高。由实验结果得到的液泛速度等关联式可用于该塔型的工程放大设计中。该塔型已在石油化工的液化气脱硫中得到工业应用。     

往复振动式筛板抽提塔特性速度的研究

本文研究了往复振动式筛板抽提塔的流体力学特性。试验应用下述4种液-液物系:煤油-水;煤油-20％甘油水溶液;异辛醇-水;锭子油-水。塔的尺寸是:内径36mm,抽提段高度970mm,塔板开孔率27.3～51.5％。依试验数据得到特性速度V_0与方程的指数函数n的关联式。比较了泛点条件下两相流率与分散相持液率的模型计算值与实测值的偏差为±20％左右,而特性速度V_0的偏差为±15％左右。     

新型催化蒸馏元件流体力学性能的研究

以空气和水为介质,在大型冷模装置上,对采用新型催化蒸馏元件（波纹状丝网装载催化剂）床层的流体力学性能进行了实验研究。给出了冷 模试验结果和它与文献值的对比,以及床层流体力学性能的关联式。试验结果表明：该催化蒸馏元件的流体力学性能与文献值相比,具有床层单位高度压降低、液泛气速高、持液量稳定、液相轴向返混小等优点,对于催化蒸馏塔的设计具有一定的指导意义。     

糠醛-润滑油系统的流体力学和传质研究

在φ100mm 的转盘塔中进行了糠醛-润滑油系统的流体力学和传质研究。结果表明,除低转速外,液滴特征速度与两相流量及分散相滞留量之间基本上符合 Logsdail 等人提出的 U_d U_cx/(1-x)=(?)x(1-x)关联式。在高转速时测得的特征速度与 Laddha 有传质的关联式的计算值较为接近。传质试验结表明,传质效率随转速的增加而提高,直至接近液泛为止。     

浆态床外环流反应器流体力学行为研究

以氮气、柴油和固体颗粒为实验体系对浆态床外环流反应器流体力学行为进行研究,考察重要流体力学参数随操作条件和体系物性的变化规律。结果表明：滑移速度随气含率的增加而增加,说明反应器内的流型处于非均匀鼓泡区,上升管平均气含率和浆液循环速度均随体系压力和表观气速的增加而增加,随固含率的增加而降低。建立了相应的模型关联式对滑移速度、上升管平均气含率和浆液循环速度进行预测,模型计算值与实验值的相对误差均在10%以内。     

管线中的气液两相流动

本文阐述了水平管线中气、液两相流动的特性在理论和实验方面的综合研究结果。为了预测两相平衡层状流的持液率和向段塞流转变的边界条件，建立了简单的理论模型。为了计算持液率，分析了压降方程，求出了两相压降和管壁及界面上的剪切应力。预测段塞开始形成的判别标准呈波浪的不稳定性；当波速是虚数时，出现这种不稳定性．为了分析压力损失、持液率、流型转变和段塞－气泡特性，在大范围的流动条件下进行了实验研究、本文所介绍的只是流型转变和段塞－气泡特性。所进行的实验是借助于英国流体力学研究协会的0.2m和0.4m直径、400m长的回路，其空气和水的折算速度最高可达vsg＝24m／s和vsl＝2m／s。向段塞流转变的实验观测结果与预测结果吻合得非常好。根据这些回路的平均实验数据和对不同流体及管线独立研究所得到的平均实验数据，提出了各种不同的计算段塞－气泡特性的经验关系式。并且在测量结果与常用设计方法之间进行了对比，从而指出了它们的应用范围和局限性。     

液固两相流弯管中砂粒冲蚀实验与数值模拟分析

使用实验方法观察分析了液固两相流对弯管冲蚀的形貌,通过建立ANSYS/LS-DYNA模型分析了液固两相流流速和角度对管壁冲蚀破坏的影响情况,结果表明:液固两相流对弯管冲蚀作用显著,且冲蚀作用具有明显的方向性;冲蚀坑深与冲击速度基本上呈正相关,冲蚀坑深与冲击角度也基本上呈正相关,冲蚀坑的深度由冲击速度和冲击角度共同决定;当冲击速度为50 m/s时,冲蚀坑深度达到4.37μm,表明液固两相流的冲蚀对管道的破坏是不可忽视的。     

孔板波纹填料流体力学性能

研究了气液传质用填料250Y、125X及其改型填料的流体力学性能，用最小二乘法回归了经验关联式。试验表明，250Y改型填料的干填料压降明显低于250Y，而125X改型填料的干填料压降基本上与125X的相同；同样，在相同气液负荷下，250Y改型填料的湿填料压降低于250Y，125X改型填料的湿填料压降基本上与125X的相同。250Y及其改型填料的泛点压降约为250～300Pa/m，125X及其改型填料的泛点压降约为150Pa／m，不同结构的孔板波纹填料，通过扩大板上开孔孔径，增加开孔率改型后的流体力学性能与原填料有所不同。     

填料萃取塔液泛速度的计算

介绍了三种有代表性的填料萃取塔的液泛速度计算公式，并通过它们用于三种典型的液-液实验体系和两种不同填料的计算结果的比较，对这些公式的适用范围进行了讨论。     

填料塔液泛速度关联式的改进

采用泛点能力因数,提出了一个准确、简便的适用于计算乱堆填料液泛速度的关联式。经五大类17种填料数据的核算结果得知,计算值与实测值符合较好,并且用该关联式计算泛点速度不霸试差,可用于工程设计。     

速度管排水采气井筒压降模型的评价及优选

准确计算速度管中气液两相流压力降,是速度管排水采气工艺优化设计、生产动态及排液效果分析的基础。文中以Orville Gaither 1963年以天然气/水作为实验流动介质,在管径25.4,31.75 mm速度管中测试的单相液流、气液两相流的实验数据为基础,首先优选了摩阻系数计算方法,其次对速度管中气液两相流的压降模型进行评价和优选,最后利用大牛地3口水平井速度管流压测试数据进行了验证。利用单相液流测压数据进行摩阻系数优选表明,AGA方法计算结果与实际情况最吻合,误差最小(压降平均绝对误差为22.37%);8个常用气液两相管流压降模型评价表明,Gray模型准确性最好,其次为Ansari模型。这为速度管排水采气井优选出了可靠的两相流压降计算模型,有助于提高工艺设计及排液效果诊断水平。     

水平直管中气液两相分层流动压降的实验研究

为了探索气液两相流流动参数变化对水平圆管中气液两相分层流动压降的影响及压降的计算方法,在天津大学双闭环中压湿气实验装置上开展了实验。实验工况为:压力为0.2~0.8 MPa,气相表观流速为6~12 m/s,质量含水率为0~79.6%,管道直径为50 mm,实验压降测量长度为3 m。实验结果表明,压力、气相流速、质量含水率等参数都会影响水平圆管两相流动压降的大小,其中含水率是影响压降的关键因素。选择经典的Chisholm模型和考虑相界面形状对两相摩擦系数影响的ARS模型进行压降预测,预测结果:平均误差分别为25.89%和11.56%,不确定度分别为29.44%和11.88%。进一步分析截面含气率与摩擦系数对Chisholm模型压降计算值的影响,得知摩擦系数是其中主要的影响因素。将两相摩擦系数与单相摩擦系数的比值引入Chisholm模型对其进行修正,修正之后的Chisholm模型压降计算值平均误差为11.27%,不确定度为14.66%。     

边界条件和物性对鼓泡床反应器的影响研究

采用计算流体力学(CFD)对鼓泡床反应器内气液两相流场进行数值模拟,考察了3种出口边界条件和1种入口边界条件对模拟结果的影响;比较了水-空气体系和重油-氢气体系的流体力学性质。通过Fluent程序将上述模型分别与欧拉双流体模型和RNG k-ε两相流模型进行耦合计算,得到气含率和轴向液速分布,并与冷模实验结果进行对比,得到能准确预测鼓泡床反应器内流型的CFD模型。结果表明:出口边界条件为Degassing时对整体气含率的模拟结果较好,但含有气相空间的压力出口对局部气含率和轴向液速的模拟结果较好,二者的数值结果差异较小。当入口空气体积分数大于0.75时,整体气含率的模拟值与实验值相当,数值模拟时将反应器底部简化成均一进气口可以得到合理的结果。水-空气体系和重油-氢气体系的轴向液速和气含率的变化趋势相同,重油-氢气体系的轴向液速在数值上稍低于水-空气体系,而气含率稍高。采用水-空气体系近似替代重油-氢气体系研究鼓泡床反应器具有借鉴意义。     

液-液分离用水力旋流器内部流场的三维数值模拟

运用商业计算流体力学软件FLUENT对油水分离用水力旋流器（LLHC）进行了三维数值模拟，并对网格的划分、湍流模型和二相流模型的选择及边界条件的设置等技术细节问题进行了探讨。结果表明，运用RSM湍流模型、基于欧拉法的MIXTURE二相流模型和压力边界条件进行数值模拟所获得的速度场、分离效率与实验结果吻合较好。为进一步运用FLUENT软件研究液一液分离水力旋流器的结构优化和性能预测提供了参考。     

非均匀开孔率十字旋阀塔板操作弹性的研究

采用直径1000 mm、高6 m、内置4块塔板的冷模塔,以空气-水为介质对非均匀开孔率十字旋阀塔板的操作弹性进行了研究.研究了十字旋阀塔板流体力学性能指标随堰高、液流强度和阀孔动能因子的变化规律,并绘制出十字旋阀塔板的雾沫夹带曲线、漏液曲线、液泛曲线和塔板负荷性能图,进而比较了塔板的操作弹性.实验结果表明,在固定操作点...     

捆扎催化填料的流体力学性能研究

主要对捆扎催化精馏填料进行了流体力学性能研究。以空气-水为介质,在Φ450×1500的有机玻璃塔中进行实验。分别获得了填料层压降、持液量与气相动能因子之间的关系曲线,并回归出塔压降以及泛点气速的关联式。为工程设计提供了基础数据。     

基于SOA优化LSSVM的气液两相流持液率预测

为准确预测气液两相流持液率，在筛选前人实验研究结果的基础上，采用海鸥算法(SOA)优化最小二乘向量机(LSSVM)模型对气液两相流持液率进行预测，并将预测结果引入Beggs-Brill压降计算模型，形成改进压降模型，用于现场验证。结果表明，与传统经验模型相比，SOA-LSSVM模型考虑的影响因素更加全面，实际值与实验值偏差较小，模型的均方误差(MSE)较传统经验模型缩小了85倍，R²提高了0.138；与其余机器学习模型相比，计算精度和收敛速度均有明显提升，证明了该模型在预测持液率方面的优越性；根据现场情况，利用管道沿程压力和低点排液量验证了改进压降模型的准确性。研究结果极大扩展了持液率模型的计算精度和适用范围。     

分流式降液管的筛孔塔板流体力学性能研究

将分流器设置在降液管上,采用筛孔塔板,以空气-水为介质进行冷模实验,对其流体力学性能进行了系统的研究,并在相同的实验条件下与无分流式降液管筛孔塔板进行对比。结果表明,分流式降液管筛孔塔板总板压降平均降低了14.3%,板上清液层高度平均降低了12.1%,操作弹性平均提高了15.3%,分流器的设置提高了塔板液泛上限和液相处理能力。