旋风分离器自然旋风长的实验研究

本文用五孔球探针详累测定了长筒型旋风分离器内的三维速度场，讨论了旋风分离器入口面积和芯管下口直径对分离器内旋转流衰减过程的影响。流场测定和加尘试验充分证明，旋风分离器自然旋风长大于Ａｌｅｘａｎｄｅｒ经验公式计算值。通过对实验结果进行分析，给出了一个新的计算自然旋风长的经验公式。新的经验公式可用于旋风分离器设计及分离效率的计算。     

EPVC－Ⅱ型旋风管流场的实验研究

本文用五孔球探针测量了ＥＰＶＣ一Ⅱ型旋风管的流场，研究了分离空间高度、排尘结构形式对流场的影响，发现了排尘口处的旋流屏蔽现象，确定了适宜的结构尺寸并回归得到切向速度的计算公式。     

天然气管道阀门内漏声发射信号特征研究

通过理论分析的方法建立阀门内漏过程中气体体积泄漏率与声发射信号特征参数均方根(AERES)函数关系,利用研制的实验平台进行了阀门气体内漏检测实验,利用小波包变换方法分别对球阀和截止阀内漏过程产生的声发射信号进行频谱特性分析研究,实验结果表明,经过3层小波包分解后的信号能量主要集中在12.5～75kHz。且声发射信号特征参数均方根(AERES)能有效反映气体体积泄漏率,因此可以利用声发射技术检测阀门是否内漏并估算其泄漏率。     

亲油型聚结滤芯饱和度预测模型研究

纤维聚结滤芯广泛用于压缩空气净化、发动机曲轴箱通风、加工和切割等一系列工艺过程中,用于除去气流中的液体气溶胶颗粒。由于聚结滤芯饱和度对于过滤效率及阻力具有重要影响,因此建立饱和度与滤材参数及操作条件之间的关系将有助于优化滤芯结构并提高过滤性能。目前实际工业用聚结滤芯通常由多层微米级玻璃纤维材料组成,然而现有计算模型无法用于此类滤芯的饱和度预测。因此,本文基于多种常用亲油型聚结滤芯压降及饱和度实验测试结果,根据"跳跃-通道"模型及毛细管理论建立了新的饱和度预测模型。通过与大量已发表文献数据对比发现,当饱和值大于0.2时,预测值与实验结果吻合度较好,相对偏差≤20%。随着饱和度的降低,滤芯润湿区域和非润湿区域之间界限逐渐明显,此时无需对毛细管半径进行修正。然而,新模型仍然要依靠压降测量值进行计算,这一问题需在后续工作中加以解决。     

天然气脱酸气装置动态建模及分析

天然气脱酸气装置是天然气开发过程中重要的组成部分,由于脱酸气装置的来气量经常发生变动,致使装置运行偏离最优工况。本文基于川渝地区某高含硫天然气脱酸气装置,首次应用HYSYS Dynamic流程模拟软件,建立天然气脱酸气装置动态模型,研究脱酸气装置在原料气的进气量在80%～130%负荷变化时,整套装置的动态响应过程,确定了常规PID控制方案对吸收剂循环量控制滞后,造成装置在高负荷下,产品气质量达不到标准;针对动态分析发现的问题,本文提出了一种比例控制方案,依据原料气的处理量的变化比例调节吸收剂循环量,并根据进入再生塔的富吸收液流量比例调节再生塔重沸器的负荷。动态分析表明,在原料气负荷变动条件下,装置可以始终保持产品气质量在要求之内,再生塔负荷也可以根据处理量的变化而自动调节,在低负荷运行时,降低装置的能耗。此比例控制方案大大提高了装置的操作弹性。     

熵产方法在旋风分离器内部能耗分析中的应用

应用雷诺应力模型对壁面绝热的旋风分离器的流场进行数值分析,对模拟结果采用熵产分析法和(火用)分析法计算分离器的(火用)损,证实了热力学第二定律研究旋风分离器能量损失的可行性。分别计算了旋风分离器内湍流熵产、黏性熵产、壁面熵产和温差传热熵产。结果表明,壁面熵产和湍流熵产占总熵产的比例分别大于56%和38%,是影响旋风分离器能耗的主要因素。分析了旋风分离器内局部熵产,结果表明,芯管附近体积占旋风分离器体积的10%,其熵产占分离器总熵产的比例高于14%,灰斗入口附近体积仅为旋风分离器体积的5.8%,其熵产占总熵产的比例高于16%,因此芯管附近和排尘口附近是旋风分离器能耗的主要区域。     

表面润湿性对梯形除雾器分离性能的影响

为解决实际工业中除雾器在高气速时分离效率明显降低的问题,利用除雾器分离实验装置,以水为实验介质,采用电火花线切割技术在叶片表面构建仿生微结构实现表面疏水化,考察了表面润湿性对除雾器分离效率和压降的影响。结果表明,仿生微结构的疏水功能和减阻效应良好,表面液膜的排液速率明显加快。当气速超过5 m/s时,其液膜厚度相对较薄,可有效抑制液滴的二次夹带,提升分离效率。同时,疏水型梯形除雾器内的流场分布较平缓,流动阻力小,总压降约为带钩型梯形除雾器的一半。因此,疏水型梯形除雾器兼具高效率和低阻力特性,综合分离性能最佳。     

天然气净化用多管旋风分离器的分离性能

为了系统评价天然气净化用多管旋风分离器的分离性能,在线测量了入口气速6~24 m/s、入口颗粒浓度30~2000 mg/m3范围内多管旋风分离器的分离效率和分级效率. 结果表明,多管旋风分离器的分离效率和分级效率都随入口气速和入口颗粒浓度增大而提高. 与单管旋风分离器相比,在相同实验条件下,多管旋风分离器的分离效率下降2%~15%;单管旋风分离器基本能除净粒径大于10 mm的颗粒,而多管旋风分离器只能去除15 mm以上的颗粒. 多管旋风分离器的压降主要是内部单管旋风分离器的压降,占整个压降的80%~90%.     

陶瓷过滤器脉冲清灰系统的性能测定与分析

在由3根滤管组成的高温陶瓷过滤器实验装置上,测定了不同过滤气体温度下滤管脉冲反吹系统的循环性能．比较不同直径的喷嘴在不同脉冲宽度和反吹温度下的气体耗量,利用加尘实验得出各操作参数对过滤循环稳定性和清灰性能的影响规律．实验结果表明,喷嘴每次反吹的气体消耗量与脉冲宽度近似呈线性关系;适当增大喷嘴直径能提高清灰效果,延长反吹周期,但气体消耗量也随之增加．利用已建立的脉冲反吹系统动态模型,对脉冲反吹系统进行了模拟计算,得出了脉冲反吹系统的储气罐容积、管线直径对反吹气体流量和气体消耗量的影响规律．这些结果可用于高温陶瓷过滤器的工程设计和脉冲反吹系统的优化．     

煤层气集输系统颗粒杂质分布及应对措施

受煤层气田地质情况和抽采方式等影响,煤层气在从井口到外输的气田集输过程中常夹带有粉尘和水分等杂质,影响地面集输系统安全运行。为了解集输管道内杂质现状,利用管道内颗粒物在线检测方法,检测了井口、阀组和集气站等多处集输节点的粉尘质量浓度和粒径分布、游离水和水蒸气含量等数据,发现了液体杂质的含量较大,并分析得到杂质在集输管道内的沉积现象。从不同区块的井口、压缩机后等位置捕集杂质并进行成分分析,得到了固体杂质的成分和液体杂质的物性,发现压缩机前后杂质成分差异较大。针对地面集输系统的分离设备存在的问题,提出了现场在用过滤元件的改进措施,通过实验室测试和现场试验证明了改进后的过滤元件具有低阻高效的特点,适用于低压低成本特点的煤层气田地面集输系统。