管道流动体系天然气水合物生成模型研究进展

天然气水合物浆液管道输送技术可实现水合物防治的动态控制及天然气水合物的管道输送,而流动体系天然气水合物生成模型研究为水合物浆液管道输送技术的发展提供理论支持。总结了国内外流动体系天然气水合物生成模型的研究进展,重点分析了水合物生成动力学模型。发现目前适用于流动体系的天然气水合物生成模型还很少,并且多为由静态体系水合物生成模型拓展而来。基于气液两相螺旋管流流动特性及天然气水合物微观结构,建立了螺旋管流体系天然气水合物生成模型。最后,指出了流动体系天然气水合物生成模型研究的发展方向。     

以纽带起旋的气液螺旋流实验研究

鉴于气液两相螺旋流在实际中的重要作用,且目前国内外对其鲜有研究报道,该文以空气和水为实验介质,利用高速摄像机对以纽带为起旋装置下的水平管内气液两相螺旋流的流型进行了研究.实验研究发现,存在螺旋波状流、螺旋泡状流、螺旋轴状流和螺旋弥散流四种典型的流型,并着重讨论了纽带的扭率对流型转换边界和流动压降的影响.该实验研究为今后对气液两相螺旋流的研究奠定了基础.     

导流条安放角对气固两相螺旋流动特性的影响

为了保证天然气的安全输送,对以导流条全程起旋的水平管中气固两相螺旋流动进行数值模拟研究。采用DPM模型和RNG k-ε模型对流体流场进行流-固耦合计算,研究不同导流条安放角对水平管内不同横截面流动特性的影响,并引入管道旋流效能评价参数ξ来表征单位长度上压降产生的旋流数大小,优选出最佳安放角。研究结果表明:导流条安放角越大,切向速度越大,轴向速度越小,湍动能越强,压降越大,导流条安放角20°的管道温度梯度变化较快,传热效率最高;在计算工况范围内整管段内颗粒不会在管底沉积,安放角25°的管道导流条附近颗粒浓度极大值区域最大;安放角在10°~25°范围内每增加5°,参数ξ增加0.12,并在安放角25°时达到极值;当安放角大于25°时,参数ξ开始减小,因此选取25°为最佳安放角。研究结果可为螺旋管流安全输送天然气水合物提供理论依据和技术指导。     

螺旋流发生装置的对比分析研究

螺旋流是一种具有旋转流场的流动形式,在工业方面的应用范围极广。同时,螺旋流也进入了人们日常生活领域。目前影响螺旋流更广泛地工业化应用的关键在于高效的螺旋流发生装置。本文主要介绍并分析了各种螺旋流发生器的结构形式及性能特点。另外,对其优缺点进行研究分析,指出了发明并设计出一种高效使用的螺旋流发生器的重要性。最后,分析了螺旋流发生器的发展方向,为进一步研究螺旋流产生装置以及螺旋流提供参考。     

以长扭带起旋的水合物浆体流动特性数值模拟

为了研究流体在长扭带中的流动特性,特别是水合物浆体的螺旋流动规律,对水合物颗粒在长扭带作用下全程起旋的涡量分布、螺旋流衰减特性及水合物颗粒沉积特性进行数值模拟。模拟结果表明:以长扭带起旋的涡先在扭带压力面产生,并逐渐向扭带中心移动,稳定后又开始向管壁处偏移,最后涡核中心与速度中心重合;以长扭带全程起旋涡量几乎不衰减,且扭率越小涡量越大,涡核中心越集中,涡量越大说明流体微团自旋越强烈,自旋强度越大颗粒越不容易团聚;水合物颗粒质量浓度呈明显的对称分布,集中在扭带边缘处;随着输送距离的增加,水合物颗粒螺旋输送轨迹越明显。所得结论可为水合物安全输送边界条件的拓展提供指导。     

碳纳米管对水合物生成特性影响实验研究进展

碳纳米管是具有优良的力学及导热性能的新型纳米材料;碳纳米管的高表面活性及高比表面积使其在水合物生成、提高储气量方面有较好促进作用.为了探索碳纳米管对气体水合物促进生成的影响规律,为后续的实验探究提供方向,本文回顾了近几年国内外开展的水合物生成实验进展,从碳纳米管本身特性、附着基团或嫁接纳米颗粒对促进水合物生成的影响以及...     

天然气水合物浆体流变性与安全流动边界研究进展

水合物安全流动技术作为一种新型的天然气运输管理方法具有广阔的发展前景,本文在综述国内外天然气水合物安全流动研究的基础上,分析了管道流动天然气水合物生成机理、特点和对油气管道的不利影响以及现有水合物安全流动研究存在的问题,包括实验管道长度较短、着重流动规律的研究而缺乏对流动边界的拓展等。进而对国内外天然气水合物低剂量抑制剂(low dosage hydrate inhibitor,LDHI)在保障天然气水合物安全流动、拓展天然气水合物安全流动边界以及螺旋流携带研究进行了总结评述;随后提出了利用螺旋流悬浮输送技术保障天然气水合物安全流动、拓展流动边界的新型方法。结合实验结果分析表明:螺旋流动从宏观上改变水合物浆体流动特点、有效提高水合物浆液的输送浓度并可拓展水合物安全流动边界。     

叶轮起旋水合物管道螺旋流动及传热数值模拟

为了进一步研究输气管道中天然气水合物颗粒输送体系的螺旋悬浮流动规律,建立了圆管螺旋流的三维模型。采用RNG k-ε模型和DPM模型对天然气管道内的气固两相螺旋流动和传热进行了三维瞬态数值模拟。主要研究了水合物管道内不同横截面的速度场、壁面剪切力、水合物颗粒停留时间、水合物颗粒浓度分布规律以及传热规律。研究结果表明:螺旋流具有较强的颗粒携带能力,对增强水合物颗粒之间的传热,防治输气管道中水合物堵塞问题有较好的效果。研究结果可为保障输气管道的安全输送提供理论指导。     

天然气水合物管道螺旋流动与传热数值模拟

为了对输气管道中天然气水合物颗粒输送体系的螺旋悬浮流动规律做进一步研究,通过建立圆管螺旋流的三维模型,采用RNG k-ε湍流模型和DPM模型对天然气管道内的气固两相螺旋流动和传热进行三维瞬态的数值模拟,主要研究了天然气管道内不同横截面的速度场、温度场、水合物颗粒体积分数分布规律以及传热规律。数值模拟计算表明,螺旋流具有较强的颗粒携带能力,对增强水合物颗粒之间的传热、防治输气管道中水合物堵塞有较好的效果。该研究结果可为输气管道的安全输送提供理论指导。     

基于螺旋流的固体颗粒输送实验研究

从气固两相流的基本理论入手,对以扭带起旋的管段内气固两相流动特性进行了实验研究,主要考查气相流速、扭带参数对颗粒携带规律、碰撞特点、携带距离、颗粒速度分布和浓度分布的影响,并对比分析了气固两相非旋流与气固两相螺旋流的流动特性。实验结果表明:气相流速是管内固体颗粒流动特性的重要影响因素,随着气相速度的增大,对固体颗粒的携带距离也增大;扭带参数对流动特性亦有较大影响,随着扭带扭率减小,携带距离也有逐渐变大的趋势。