纵向多螺旋流管壳式换热器的数值模拟与优化

利用Fluent软件,对插入不同开孔尺寸螺旋扭片的纵向多螺旋流管壳式换热器的壳程流体湍流流动和换热进行了三维数值模拟。结果表明,壳程流体的流动形式与螺旋扭片的螺旋结构很相似,是分成若干流束分别沿着不同的螺旋扭片流动,这样可以提高壳程流体的湍动强度,从而有效地减薄壁面层流底层的厚度,有利于强化传热。对相同尺寸参数的换热器进行试验研究,并与模拟结果进行对比,得出如下结论:当螺旋扭片尺寸为L=100 mm、do=8 mm时,纵向多螺旋流管壳式换热器具有最好的强化传热性能;模拟结果与试验结果误差在±12%以内。     

螺旋入口构件对立式分离器分离性能影响的数值模拟

立式分离器的入口构件同时具有降低入口流体对内部流动的不利影响和促进入口流体初步分离的作用。设计了2种螺旋入口构件,应用FLUENT软件的欧拉多相流模型及k-ε湍流模型,分析了不同操作条件及结构形式下立式分离器内气-液两相流动的特点与分离特性。研究结果表明,加入螺旋入口构件的立式分离器可进一步分离粒径较小的油滴,可在入口流量大的工况下依旧保持较高的分离效率;单层、双层螺旋入口构件均可提高分离效率,两者效果差距不大,但单层螺旋结构更为简单和紧凑。     

井下气液分离器中流体速度场的运动分析

井下气液分离器是采气工艺新技术－－井下气液分离与产出水直接回注技术的专用设备。目前,在国外研究采用气液旋流分离器和螺旋分离器作为井下气液分离系统的主体。介绍了井下气液分离的基本原理,重点分析了流体在旋流式气液分离器中速度场的变化,以及气相和上的流动状态。通过流体的运动模型,分别描述了流体的切向速度、轴向速度和径向速度的分布,认为气液在旋流分离器内流体的流动业一种特殊的三维椭圆形强旋转湍流动力,切向     

水合物颗粒螺旋输送数值模拟研究

为了更好地了解天然气水合物颗粒在两相螺旋管流中的流动特性和传热规律,采用DPM模型和RSM模型对以扭带起旋的水合物颗粒螺旋输送进行数值模拟。主要研究了不同扭率和流速下的温度场、速度场、湍流强度和水合物颗粒的沉积规律。研究结果表明螺旋流能加强壁面传热效率,且扭率越小雷诺数Re越大时管道壁面的传热效率越高;流体在扭带作用下速度开始呈双峰形式运动,最后峰值在管道中心处合并;螺旋流能有效提高水合物颗粒的运动距离,在螺旋流较强段水合物颗粒沉积明显较少;在扭带段湍流强度分布曲线呈"W"型中心刚性涡处湍流强度较小,在后管两个对称涡合并过程中加大了中心涡处的脉动速度,湍流强度分布曲线呈"U"型。     

基于CFD的有机热载体炉螺旋盘管传热研究

针对有机热载体锅炉螺旋盘管超温结焦问题,使用计算流体动力学(CFD)数值仿真方法,研究了有机热载体锅炉盘管特征参数、导热油动力黏度以及流速对对流传热能力的影响。研究结果表明,在影响螺旋盘管对流传热能力的因素中,最明显的是导热油的流速,其次是导热油动力黏度,螺旋盘管内径对传热能力有一定影响,螺旋盘管的螺旋直径和螺距对传热能力的影响基本可以忽略不计。     

用车床绕制不锈钢螺旋状圆柱盘管及心轴

在石油化工设备中，用不锈钢管制作的螺旋状圆柱盘管越来越多，这类盘管制作的关键是如何控制盘管的回弹量，设计出较为符合实际的螺旋状圆柱盘管绕制心轴（模具）。对绕制过程中管子的受力情况进行了分析，计算了绕制螺旋盘管的最大扭矩和心轴直径，并对心轴直径作了强度...     

螺旋盘管水套炉

本文叙述了水套炉中,传统蛇形气盘管在盘管弯头制作,盘管焊接、 盘管焊缝无损探伤的困难,及其对采油采气井场安全的影响。提出了螺肇盘管水套炉的概念,以克服蛇形气盘管带来的问题,简术字作者在螺旋盘管水套炉制作上的实践和教训。作者希望与读者一起把螺旋盘管水套炉改进得列完美。     

螺旋回热器的流体阻力及其经济性能

本文研究了螺旋回热器在层流和湍流区的流体阻力以及几何参数对它的影响,并从比较传热性能和流体阻力出发,对其经济性能进行了分析和评价。     

高分子减阻剂溶液的热量传递

在湍流流动的流体中加入一定量的某种高分子聚合物不仅使湍流摩擦系数减小,而且使传热、传质系数均减小。本文对水相减阻剂溶液的湍流传热现象进行了研究,通过大最的试验,结果证明了传统的类比关系式已不再适用减阻流动;对于水相减阻流动,湍流J_H相似文献   

油品脱水用碟式离心机的流场及分离性能

研究对象为油品脱水用碟式离心机，通过CFD模拟研究了碟式离心机碟片上螺旋型筋条对碟片间两相三维流动的影响规律。结果表明，同一径向位置上，相邻两碟片间液流的周向速度在平行于转轴的面内呈抛物线分布，接触碟片表面处流体跟随碟片旋转，远离碟片处流体的周向速度大于碟片的周向速度；螺旋型筋条能够有效地减小这种滞后性，而且能够有效地减小碟片间流动的湍流强度；不同碟片间的分散相体积分数分布不一，顶层和底层中的高，中间层内的低；同一碟片间，中性进料孔和定距筋条附近有水相浓集现象。螺旋型筋条能够有效地提高分散相分布的均匀性和分离效率，研究发现，螺旋型筋条的碟片结构能使碟式离心机实现航空煤油的高精度分离。     

内置转子组合式强化传热装置换热管内流体流动与传热数值模拟

建立了换热管内流体流动与传热三维数学模型,对内置转子组合式强化传热装置换热管内流体流动与传热特性进行数值模拟并与实验结果进行比较。模拟结果表明,内置转子组合式强化传热装置换热管内冷热流体产生了置换混合的效果,充分换热,管内温度梯度小于1 K,进出口温差较光管提高了29%;流场变为复杂的三维螺旋流,加剧了流体的湍流强度及边界层的扰动,使传热强化并起到清洁污垢的作用,但管内压降较光管增加了4.7 kPa;与光管相比,表面对流传热系数的平均值提高了7%,而且表面对流传热系数的分布也变得均匀。实验结果与模拟结果符合较好。     

螺旋肋片自支撑换热器壳程性能数值分析

为了分析螺旋肋片强化换热器壳程传热机理，用FLUENT软件分别建立了套管换热器和管束换热器的三维模型，模拟得到了壳程的传热和压降性能。数值结果表明，螺旋肋片强化传热的主要机理是螺旋肋片引起的螺旋流动使流体流速提高并产生二次流，减薄了速度边界层，促进了主流流体和边界层流体的掺混；换热管之间螺旋流动的相互影响进一步提高了换热器的传热系数；螺旋肋片的螺旋角和流体雷诺数对壳程努塞尔数和压降产生显著影响，应将螺旋角和雷诺数限制在一定的范围内。数值模拟结果与试验数据吻合较好。     

动态水力旋流器圆管螺旋流场特性研究

对动态水力旋流器圆管螺旋流场结构及形成原理作了简要描述。在深入研究动态水力旋流器分离机理及分离性能的基础上,运用圆管螺旋流动方程式进行了动态水力旋流器内部螺旋流动分布理论研究,得到旋流器内部流场按强制涡、自由涡、组合涡及螺旋涡的分布特性。同时利用直圆管柱模型,模拟计算出了圆管螺旋流的理论分布结果。研究和掌握动态水力旋流器内部流体螺旋流的运动及分布规律,为今后深入进行其分离机理、流场测试及分离性能研究打下了一定的基础。     

加氢裂化空冷管束流动传热的耦合模拟

为研究加氢裂化空冷管道内流动场和温度场分布规律,在流动传热耦合分析的基础上,结合高雷诺数k-ε湍流模型和热对流传导模型,采用有限元方法数值模拟空冷管道内湍流流动与对流传热过程。研究结果表明:管道壁面处存在速度边界层和温度边界层,有着较大的速度梯度和温度梯度;衬管后存在回流区域,最大回流长度为4.8 mm;流体温度随管道长度呈近线性递减趋势,在同一截面处流体温差较小;流体出口温度随管径减小而减小,随流速的增大而增大。     

卧式螺旋盘管机的研制及应用

为满足生产加热炉所需的盘管,研制了卧式螺旋盘管机。这种盘管机为冷态夹紧型四轮弯曲成型盘管机,主轴转速可实现0.3～3r/min无级调节,能盘制直径48～127mm等各种规格的钢管,弯曲直径范围600～3000mm,盘管长度可达7000mm。卧式螺旋盘管机弯制的盘管失圆小,弯曲半径差异小,螺距均匀,该设备具有结构合理、性能可靠、弯制效率高和易于操作的特点。     

幂律流体偏心环空流场的CFD模拟

在流体计算软件PHOENIcS的VR编辑环境中,在三维直角坐标系下建立了偏心环空流动的物理模型,采用正交网格和湍流模型及壁面函数法,对幂律流体的偏心环空流动进行数值计算,分析了幂律流体下流性指数和偏心度对偏心环空流场中速度、压力分布的影响.结果表明,正交网格和湍流模型及壁面函数法可以很好地反映出偏心环空流动的基本特征,为石油生产中常见的偏心环空流问题的研究提供了理论依据.     

频谱噪声测井仪在青海油田的应用

当液体/气体移动通过介质时会产生噪声。这个噪声来自流体本身和流体流动时周围元素的振动,是流体内部摩擦和高湍流产生的声音的结果,也可以由气体的气泡和滑移产生。流体噪声频谱和幅度依赖于流体类型、压力、温度和流速。     

旋转钻柱内赫巴流体流动模型与流场特性研究

为了揭示钻井液在旋转钻柱内的流动特性,采用数值模拟方法建立了旋转钻柱内赫巴流体的流动模型。研究了钻柱的旋转速度、轴向流速及密度的变化对钻柱内螺旋流场的影响,并给出了合理的解释。通过分析得出旋转钻柱内赫巴流体的流动由于其表观黏度的单峰分布特性,使得螺旋流场减弱了流体质点在各方向上的随机脉动趋势,并增强了流场旋流的整体趋势。该项研究成果对于钻柱内考虑旋转效应流场钻井液流动的深入研究具有指导意义。     

螺旋分离器水流动特性的CFD模拟与PIV试验

设计了一种新的螺旋分离器,采用CFD数值模拟技术对螺旋分离器的入口管段、螺旋分离段及出口管段内流体流动速度场及压力损失分布特性进行了分析,结合PIV流场测试试验对分离器的入口管段和出口管段内流体流动速度场进行了测量和对比分析。介绍了螺旋分离器油水分离的工作原理、结构参数及PIV实验流程。结果表明：该螺旋分离器螺旋导流效果明显,在螺旋分离段及出口管段内具有持续时间长、离心分离强的螺旋流分离流场;流体流过螺旋分离段后,在出口管段内可形成稳定的螺旋流场;通过对比分离器内入口管段及出口管段PIV试验速度测量值与数值模拟值,结果吻合良好,验证了模拟结果的可靠性;通过分离器的压力损耗分析,指出了螺旋分离器的主要压力损耗位置,设计工况下的分离器最大压力损耗不超过90 kPa。     

宾汉流体同心环空螺旋流数值模拟

钻井施工过程中，钻井液在环空中呈螺旋流动，准确又科学地计算这一流动的流场参数对优化钻井水力参数具有重要意义。由于宾汉流体的视粘度与轴向和旋转角速度紧密耦合，宾汉流体的本构方程又是非线性的，以及宾汉流体流核的存在，致使求解宾汉流体在环空中的螺旋流十分困难。通过全面调研。提出了一个直接利用拟线性化迭代法求解同心环空中螺旋流流场和流量，得到了极其重要的、完全有别于幂律流体的流动规律。该算法避开了求解非线性方程组及解析解中极难处理宾汉流体的流核两个难点。使用该算法一次迭代仅求解两个三对角线性方程组，利用追赶法运算速度快。时间短，精度高，收敛性得到可靠保证，为矿场作业中水力参数设计与科学实验提供了一个重要的科学依据。