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一种适于脉动条件的气液分离器的设计与研究

机械设计 2024年第5期41卷 90-96页

作者：杨蕊杨贤呈吕超朱宝锦张磊肖迎松东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

文中针对在流量脉动条件下,无罩、圆柱状、“柱+锥”状稳涡罩对气液分离器的分离性能及流场特性产生的影响,进行了数值模拟和试验研究,提出了旋流场脉动衰减程度评价指标———脉动衰减率(ηp),其值大小与脉动衰减性能成反比。研究结果... 详细信息

文中针对在流量脉动条件下,无罩、圆柱状、“柱+锥”状稳涡罩对气液分离器的分离性能及流场特性产生的影响,进行了数值模拟和试验研究,提出了旋流场脉动衰减程度评价指标———脉动衰减率(ηp),其值大小与脉动衰减性能成反比。研究结果显示:在流量脉动条件下,“柱+锥”状稳涡罩对于提高旋流场稳定性的能力最为显著,脉动衰减率为0.01028,分离效率最高可达95.15%;同时,运用高速摄像技术对两相流场中气核运动及变化形态进行可视化观测,掌握了基于流量脉动条件下,旋流场内气核的运移规律,并将其划分为4个阶段(断续阶段、汇聚阶段、融合阶段、最终阶段),发现“柱+锥”状稳涡罩旋流器的气核向中心轴线聚集趋势显著,形成具有向上运动形态的空气柱,对旋流场内脉动流有明显的抑制作用。

关键词：脉动气液分离稳涡罩效率气液两相流

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气泡行为对旋流分离器分离效率的影响

工程热物理学报 2022年第10期43卷 2667-2674页

作者：张磊杨蕊朱宝锦吕超东北石油大学机械科学与工程学院大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室大庆163318

首先运用高速摄像对气液旋流分离器内的气泡动力学行为及气核运移规律展开研究,并对摄取的图像进行处理。研究发现,气泡之间的聚并和破裂过程分别分为三个步骤。1)聚并过程:气泡碰撞,液膜挤压变形;液膜发生融合并向外排液;新气泡形态趋... 详细信息

首先运用高速摄像对气液旋流分离器内的气泡动力学行为及气核运移规律展开研究,并对摄取的图像进行处理。研究发现,气泡之间的聚并和破裂过程分别分为三个步骤。1)聚并过程:气泡碰撞,液膜挤压变形;液膜发生融合并向外排液;新气泡形态趋于稳定。2)破裂过程:气泡受力变形;受力处液膜发生凹陷直至破裂;新液膜的形成和封闭。其次,对旋流器锥段按照气泡直径分布和主要流型进行区域划分,共划分为3个区域,其中,Ⅰ分区为气泡的径向截面直径不超过3 mm的点、丝状气泡流、Ⅱ分区为细长颈气泡的径向截面直径不超过5 mm的液节流、Ⅲ分区主要流型为柱状气泡的径向截面直径大于5mm的环状流。Ⅱ分区相对Ⅰ分区气泡聚并和破裂频率更高。再次,通过研究气核相对位置与分离效率之间的关系,对旋流器分离性能进行了预测,预测误差小于3.5%。

关键词：气液两相流气泡分离效率旋流场气核

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压力脉动条件下气液旋流器流场特性研究

压力脉动条件下气液旋流器流场特性研究

作者：朱宝锦东北石油大学

学位级别：硕士

油田开采过程中,由于泵存在瞬时的压力脉动,而气液旋流器与泵直接相连接,导致气液旋流器入口的压力周期性变化,旋流器内部流场出现紊乱现象,导致分离性能降低。此外气液旋流器内气液两相的运动对分离性能有重要影响,为了解决由压力脉动... 详细信息

油田开采过程中,由于泵存在瞬时的压力脉动,而气液旋流器与泵直接相连接,导致气液旋流器入口的压力周期性变化,旋流器内部流场出现紊乱现象,导致分离性能降低。此外气液旋流器内气液两相的运动对分离性能有重要影响,为了解决由压力脉动引起的分离性能降低问题,本文开展压力脉动条件下气液旋流器内流场特性研究,并分析旋流场内气泡的动力学行为和气液两相流型,对揭示旋流场内气液两相运动规律,指导气液旋流器在压力脉动工况下的设计具有重大意义。运用数值模拟方法,探究气液旋流器在压力恒定和压力脉动工况下的流场特性,压力脉动工况下气液旋流器的分离性能相对于压力恒定工况降低了7.2%。同时分析了压力脉动工况下不同含气率和频率对气液旋流器流场及分离性能的影响规律。含气率从30%提升至60%过程中,进气量的增大导致旋流器的内气核宽度随之增大,壁面压力随之降低,平均分离效率呈现降低趋势。频率从0.5Hz增大到5Hz过程中,气液旋流器的平均分离效率呈现先升高后降低的趋势。运用群体平衡模型分析不同操作参数条件下气液旋流器内不同粒径气泡的分布规律。压力脉动工况提高了10.1mm粒径气泡在轴心处的聚集性,但是同时增大了6.35mm粒径气泡在底流口位置的分布范围,底流液相携气现象明显。随着含气率的变化,10.1mm粒径气泡的体积分数上升,分布范围更广,从而缩小其他粒径气泡的分布范围,并且降低体积分数。频率变化对粒径大于6.35mm的气泡分布影响较大,气泡的聚集性随着频率的增大,呈现先增大后减小的趋势。采用高速摄像系统对气液旋流器内气液两相运动开展可视化实验。气泡在锥段内易受湍流流场强度的影响,气泡间的碰撞概率增大,易发生聚并破碎。根据脉动条件下气泡在旋流场中的运移规律,划分旋流场内的气液两相流型。通过室内实验分析不同工况下的气液旋流器分离性能。含气率从30%增大到60%过程中,周期内分离效率呈下降趋势。频率从0.5Hz增大至5Hz过程中,平均分离效率呈现先增大后减小的趋势。

关键词：气液两相流流场特性气泡聚并破碎分离效率

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脉动条件下油水两相流动特征及分离性能研究

水动力学研究与进展（A辑） 2023年第3期38卷 421-429页

作者：杨蕊吕超朱宝锦肖迎松东北石油大学机械科学与工程学院大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室大庆163318

为解决游梁式抽油机间歇供液所造成的井下油水旋流分离器分离效率低下的问题,该文设计了一种适用于流量脉动条件下的新型油水旋流分离器,并开展了脉动进液条件下的流场特性及分离性能研究。研究结果显示:旋流器入口为恒定流量时,有部件... 详细信息

为解决游梁式抽油机间歇供液所造成的井下油水旋流分离器分离效率低下的问题,该文设计了一种适用于流量脉动条件下的新型油水旋流分离器,并开展了脉动进液条件下的流场特性及分离性能研究。研究结果显示:旋流器入口为恒定流量时,有部件的分离效率从无部件的89.12%提高至96.82%;为旋流分离器入口添加频率为1 Hz、幅值为1 m/s的流量脉动,无部件的分离效率在81.73%~94.63%范围内规律波动,变化范围为12.9%;在相同脉动条件下,向旋流器内部添加部件,分离效率规律波动范围为88.6%~95.4%,变化范围与无部件相比减小到6.8%。

关键词：旋流器分离性能流量脉动油水分离

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往复泵作用下结构参数对旋流器流场特性影响

机床与液压 2022年第15期50卷 82-86页

作者：杨蕊吕超朱宝锦张磊肖迎松东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

流量脉动条件下,对不同长度稳涡罩气液分离器的流场特性进行数值模拟和试验研究。研究结果显示:稳涡罩柱段长度为39 mm的旋流器分离性能最佳,分离效率达到95%,随着稳涡罩柱段长度的增加,分离效率逐渐降低;无罩时分离效率最差,且流场极... 详细信息

流量脉动条件下,对不同长度稳涡罩气液分离器的流场特性进行数值模拟和试验研究。研究结果显示:稳涡罩柱段长度为39 mm的旋流器分离性能最佳,分离效率达到95%,随着稳涡罩柱段长度的增加,分离效率逐渐降低;无罩时分离效率最差,且流场极不稳定,分离效率随时间而波动变化。运用高速摄像技术和室内试验系统进行试验研究,使用高速摄像机对旋流场中的气核形态进行可视化观测,并应用室内试验系统测得不同柱段长度稳涡罩的分离效率,试验效率略低于模拟效率,误差在可接受范围内;应用Origin软件对柱段长度与其所对应的分离效率进行拟合,得到其关系表达式,相关系数R^(2)高达0.99,并且应用旋流强度S对分离器内部流动形态进行数学描述,得到稳涡罩柱段长度与旋流强度的关系。

关键词：流体机械及工程旋流分离器气液分离分离效率

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柱锥式气液旋流器的数值模拟和试验验证

流体机械 2023年第7期51卷 53-59页

作者：杨蕊肖迎松张磊朱宝锦吕超赵盎东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

为了研究柱锥式气液旋流分离器的适用性,采用计算流体动力学和高速摄像试验方法探究柱锥式气液旋流器的流场特性,分析了影响气液旋流分离器分离性能的因素。研究表明,随着入口速度的升高,轴向位置上的压力差在30%含气率时提升700 Pa,对... 详细信息

为了研究柱锥式气液旋流分离器的适用性,采用计算流体动力学和高速摄像试验方法探究柱锥式气液旋流器的流场特性,分析了影响气液旋流分离器分离性能的因素。研究表明,随着入口速度的升高,轴向位置上的压力差在30%含气率时提升700 Pa,对溢流管及附近位置气相体积分数和气泡粒径尺寸影响较小,入口速度的升高减弱了GCU现象。含气率升高减弱LCO现象但GCU现象更加明显,使气核的粒径大小降低,气核的聚集性变差,并显著增加了底锥附近的气泡粒径。在入口速度不变的条件下适当减小含气率可以减弱GCU现象,提高柱锥式旋流分离器的分离性能。

关键词：气液两相流气泡分离效率旋流场气核

脉动条件下旋流场内气液两相流流型及其转变机理

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化工学报 2022年第10期73卷 4389-4398页

作者：杨蕊朱宝锦吕超张磊肖迎松东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室黑龙江大庆163318

运用高速摄像技术对流量脉动条件下旋流分离器内气泡动力学行为及气液两相流流型展开研究。研究发现,在完整脉动周期内,流量在3.62~4.18 m^(3)/h范围内波动,流量增大段的气核整体向溢流口方向运移,流量减小段的气核整体向底流口方向运移... 详细信息

运用高速摄像技术对流量脉动条件下旋流分离器内气泡动力学行为及气液两相流流型展开研究。研究发现,在完整脉动周期内,流量在3.62~4.18 m^(3)/h范围内波动,流量增大段的气核整体向溢流口方向运移,流量减小段的气核整体向底流口方向运移,气核大小及形态变化呈现周期往复性。通过脉动周期内特殊帧的分析,得出流量脉动条件下旋流场内气液两相流流型主要包括:气泡流、塞状流、弹状流、丝状流及波状流等五种形式。根据实验得出的气液两相折算速度,确定了脉动条件下气液两相流流型转换界限图,而气泡间的聚并破碎行为是产生气液两相流型的主要原因,最终构建了表征截面含气量和分离效率之间关系的评价模型。

关键词：脉动气泡流体动力学气液两相流流型聚并破碎

基于NSGA-Ⅲ算法优化低影响开发设施布局去除径流污染的研究

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环境污染与防治 2024年

作者：钟炜朱宝乐天津理工大学管理学院

为解决现有LID设施布设方案不足以应对目前径流污染的大幅增加和城市内涝的频发。提出了一种基于多目标优化算法来合理且定量化布设LID设施有效地去除污染并缓解内涝的方法，在经济成本有限的基础上，以径流控制率和污染物综合去除率为... 详细信息

为解决现有LID设施布设方案不足以应对目前径流污染的大幅增加和城市内涝的频发。提出了一种基于多目标优化算法来合理且定量化布设LID设施有效地去除污染并缓解内涝的方法，在经济成本有限的基础上，以径流控制率和污染物综合去除率为优化目标，径流系数和LID设施布设面积为约束条件构建NSGA-Ⅲ算法，该算法能有效获得多个最优的LID设施布设方案；再通过偏好顺序结构评估方法确定优化目标的优先级，获得满足污染物综合去除率最大效益的LID设施布设方案。以北方某城市为例，取1a、5a、30a、50a重现期的暴雨强度，使用SWMM模型模拟并评估方案的效果，优化后的方案在4种暴雨重现期内雨水峰值流量削减率达到35%-69%，对比现有方案提高12%-35%；雨水年径流总量控制率达到80%，径流量峰值出现明显延后；研究区域各类污染物的综合削减率均超过73%，对比现有方案均提高了40%-65%。结果表明该方法可以满足改变现有方案不足以应对有效去除径流污染和城市内涝频发的现状，为海绵城市的规划提供技术支持。

关键词：雨水径流污染 LID设施 NSGA-Ⅲ 偏好顺序结构评估法(PROMETHEE) SWMM

联合检测细胞角蛋白、TP53基因、GATA3、Ki-67在输尿管尿路上皮癌术后评估中的应用

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联合检测细胞角蛋白、TP53基因、GATA3、Ki-67在输尿管尿路上皮癌...

作者：朱宝兴承德医学院

学位级别：硕士