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基于文丘里管的湿天然气在线计量技术研究与应用

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石油石化节能与计量 2024年第6期14卷 76-81页

作者：施昊彤国家石油天然气管网集团有限公司建设项目管理分公司

为实现湿天然气的在线不分离计量,取代现有分离器的单独计量方式,在梳理湿天然气计量模型的基础上,通过CFD技术模拟单一气相、单一液相和等量气液两相流经文丘里管压差流量计时的压力分布和速度分布,考察不同气相流量和液相流量下的静... 详细信息

为实现湿天然气的在线不分离计量,取代现有分离器的单独计量方式,在梳理湿天然气计量模型的基础上,通过CFD技术模拟单一气相、单一液相和等量气液两相流经文丘里管压差流量计时的压力分布和速度分布,考察不同气相流量和液相流量下的静压参数,以此计算虚高系数,并通过非线性拟合得到虚高系数与气相流量、液相流量和管道内压的关系,最后通过湿气流量计现场对比测试撬完成效果验证。结果表明:单一液相的轴向压降较小,气液两相在收缩段和喉道处的压降最大,单一气相流量计的计量结果存在虚高现象;气相和液相流量越大,虚高现象越明显,虚高流量值与实际值的差异越大;在线湿气流量计的气相计量误差范围为-0.8%~6.3%,液相计量误差范围为-22.1%~-0.3%,准确度基本满足现场计量需求,具有较高的实用价值。

关键词：湿天然气在线计量虚高系数 CFD 文丘里管气相流量液相流量

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临界流文丘里管在燃烧加热器流量控制中的应用研究

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自动化与仪表 2024年第4期39卷 13-16页

作者：蒲旭阳袁磊陈晨曦毛雄兵中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所绵阳621000

燃烧加热器可用于高温高超声速风洞中高焓试验气流生成,为了实现总温、总压等参数模拟,需要对注入燃烧加热器的各组分气体流量进行控制。该文采用了临界流文丘里管用于注入燃烧加热器的空气、氧气和氢气流量控制,仿真结果表明,当文丘里... 详细信息

燃烧加热器可用于高温高超声速风洞中高焓试验气流生成,为了实现总温、总压等参数模拟,需要对注入燃烧加热器的各组分气体流量进行控制。该文采用了临界流文丘里管用于注入燃烧加热器的空气、氧气和氢气流量控制,仿真结果表明,当文丘里管上下游压力比超过1.25后,其喉道形成音速截面,达到临界流状态,在喉道直径和气体介质不变的情况下,流入文丘里管的流量唯一取决于上游压力,通过对文丘里管上游压力的控制实现了注入燃烧加热器的各组分气体流量控制,应用于Φ600 mm高温高超声速风洞模拟参数控制,调试结果得出流量控制偏差小于±1.0%,满足了应用需求。

关键词：燃烧加热器流量控制文丘里管

乙烯装置苛刻工况大口径文丘里管国产化应用探讨

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化工设计通讯 2024年第4期50卷 92-94页

作者：陈庚晓中石化股份天津分公司天津300270

离心压缩机是乙烯装置的核心设备,苛刻工况文丘里管作为压缩机流量控制,是其正常工作的关键部件,直接影响机组的运行效率。乙烯装置苛刻工况大口径文丘里管应用于丙烯压缩机一段流量测量,口径大、介质低温,机械制造难度大,直接参与乙烯... 详细信息

离心压缩机是乙烯装置的核心设备,苛刻工况文丘里管作为压缩机流量控制,是其正常工作的关键部件,直接影响机组的运行效率。乙烯装置苛刻工况大口径文丘里管应用于丙烯压缩机一段流量测量,口径大、介质低温,机械制造难度大,直接参与乙烯三机防喘振控制,精度要求高,在该工况下的文丘里管应用目前暂没有国产应用业绩,就目前国内苛刻工况文丘里现状,主要技术参数与国外装备对比,国产化的难点、创新点等相关内容进行论述、分析,提出可行性方案。

关键词：流量测量文丘里管压缩机防喘振国产化

多孔介质-文丘里气泡发生器产气特性实验研究

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化工学报 2024年

作者：蔡伟华王玉航张文超李少丹刘鑫龙蔡本安王金成东北电力大学能源与动力工程学院热流科学与核工程实验室华东交通大学土木工程与建筑学院中国石油大庆油田有限责任公司清华大学先进堆工程与安全教育部重点实验室武汉第二船舶设计研究院

将多孔介质发泡技术与文丘里气泡发生器相结合，开发多孔介质-文丘里气泡发生器。以去离子水和空气为工质，进行产气特性可视化实验研究。拍摄观察区域内气泡行为，分析多孔介质-文丘里气泡发生器产气规律，讨论水流量和气流量的影响规... 详细信息

将多孔介质发泡技术与文丘里气泡发生器相结合，开发多孔介质-文丘里气泡发生器。以去离子水和空气为工质，进行产气特性可视化实验研究。拍摄观察区域内气泡行为，分析多孔介质-文丘里气泡发生器产气规律，讨论水流量和气流量的影响规律。实验结果表明，与传统文丘里气泡发生器相比，在相同入口Reynolds数下，多孔介质-文丘里气泡发生器产生的气泡Sauter平均直径缩小了25.3%-47.4%，标准差缩小范围为24.4%-62.2%，说明改进的气泡发生器气泡Sauter平均直径更小，气泡粒径更均匀。水流量由5m3/h增大到15m3/h，多孔介质-文丘里气泡发生器产生的气泡Sauter平均直径由892μm减小至293μm，标准差由317μm减小至85μm；气流量由0.3L/min增大到1.8L/min，多孔介质-文丘里气泡发生器产生的气泡Sauter平均直径由328μm增大到482μm。说明水流量增大或气流量减小时，气泡发生器产生的气泡平均直径变小，气泡粒径分布更均匀。相关研究成果为文丘里气泡发生器的优化提供了一种思路。

关键词：多孔介质文丘里管气泡气液两相流

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气-气式文丘里管射流反应器模拟及优化

稀有金属 2022年第3期46卷 394-401页

作者：吕超吕鑫赵秋月东北石油大学秦皇岛校区河北秦皇岛066004 东北大学冶金学院河北秦皇岛066004

针对稀土氯化物热解制备稀土氧化物所用文丘里射流热解反应器,采用ANSYS中气-气两相流模型仿真,采用三维稳态算法,选择欧拉多相流模型,选取有限体积法离散微分方程,对于射流反应器内的湍流流动采用标准k-ε双方程模型,对文丘里管射流反... 详细信息

针对稀土氯化物热解制备稀土氧化物所用文丘里射流热解反应器,采用ANSYS中气-气两相流模型仿真,采用三维稳态算法,选择欧拉多相流模型,选取有限体积法离散微分方程,对于射流反应器内的湍流流动采用标准k-ε双方程模型,对文丘里管射流反应器内的气-气两相流进行了数值模拟。对不同条件下反应器中的二氧化碳的质量分数情况做了详细考察。做出了模型优化的几项措施,即从物料速度、温度、压强、直径入口模型,气相速度、温度、压强、质量分数入口模型,液相速度、温度、压强、角度入口模型几个方面进行优化,模拟出反应内器内二氧化碳的质量分数的变化情况。结果表明:物料入口最优速度30 m·s^(-1)、最优温度为293 K、最优压强为60 Pa、最优直径为13 mm;气相入口最优速度为2 m·s^(-1)、最优温度为370 K、最优压强为2 Pa;液相入口最优速度3 m·s^(-1)、最优温度为390 K、最优压强为10 Pa、最优角度为45°。本文可以为以后射流反应器的实验研究提供参考。

关键词：气-气两相流文丘里管模型优化数值模拟

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文丘里管对洗涤塔流场影响的数值模拟

船舶工程 2023年第2期45卷 99-103,153页

作者：魏凯龚泽儒李冬邹鹏朱元清烟台龙源电力技术股份有限公司山东烟台264006 哈尔滨工程大学烟台研究院山东烟台264006

为了研究文丘里管对洗涤塔内部流场的影响,利用Fluent软件分别对文丘里U型塔与普通U型塔的内流场特性进行数值模拟,为洗涤塔的结构优化提供依据。结果表明:文丘里管对洗涤塔速度场、温度场以及压力场影响较大;文丘里U型塔内反应温度较低... 详细信息

为了研究文丘里管对洗涤塔内部流场的影响,利用Fluent软件分别对文丘里U型塔与普通U型塔的内流场特性进行数值模拟,为洗涤塔的结构优化提供依据。结果表明:文丘里管对洗涤塔速度场、温度场以及压力场影响较大;文丘里U型塔内反应温度较低,有利于气液之间高效反应;文丘里U型塔流场在高负荷下分布更加均匀,“冲壁”现象减弱;文丘里U型塔压力损失始终高于普通U型塔,并且在文丘里管中,喉部与渐扩段压力损失较高,约占文丘里管压力总损失的87%。

关键词：洗涤塔文丘里管数值模拟速度场温度场压力损失

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飞机机用清洗气泡发生器性能研究

中国新技术新产品 2024年第7期 93-97页

作者：刘欢安刚邓阳俊陆晨曦张伯年李攀上海航翼高新技术发展研究院有限公司上海200000 国营芜湖机械厂安徽芜湖241000 同济大学上海200000

该文基于Fluent数值模拟建立了文丘里管式微气泡发生器内部流场二维仿真模型,研究了设计参数对气泡破碎性能的影响特性和相对重要性,辅助优化气泡发生器结构,为后续适用于飞机机身清洗粒径和浓度分布的气泡研究提供理论基础。模拟结果表... 详细信息

该文基于Fluent数值模拟建立了文丘里管式微气泡发生器内部流场二维仿真模型,研究了设计参数对气泡破碎性能的影响特性和相对重要性,辅助优化气泡发生器结构,为后续适用于飞机机身清洗粒径和浓度分布的气泡研究提供理论基础。模拟结果表明,收缩角和喉管长度对轴向压力分布影响较小,而喉管直径和扩张角度对文丘里管扩张段的流场分布、气液分离效果影响显著,通过比较压力损失系数,最终判断喉管直径和扩张角度是影响清洗气泡破碎效果的主要因素。

关键词：材料表面与界面微纳米气泡文丘里管数值模拟设计参数飞机表面清洗

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基于大涡模拟方法的可压缩空化流流场数值模拟分析

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广东化工 2024年第4期51卷 65-68页

作者：张楚谦陈勇刚赵梁中国民用航空飞行学院四川广汉618307 民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室四川广汉618307

针对可压缩空化流流场细节特征,对空化的回射流机制与凝结激波机制下的空化云演化过程进行大涡模拟。通过对比文献实验数据验证了可压缩空化流数值模拟方法的可靠性,并分析了空化数σ、CN空化数、St数和压力损失系数K等无量纲参数,发现... 详细信息

针对可压缩空化流流场细节特征,对空化的回射流机制与凝结激波机制下的空化云演化过程进行大涡模拟。通过对比文献实验数据验证了可压缩空化流数值模拟方法的可靠性,并分析了空化数σ、CN空化数、St数和压力损失系数K等无量纲参数,发现数值模拟对空化流压力-速度耦合计算的准确性方面还有待进一步提升。两种空化机制情况下,涡环生长是空化云脱落后耗散过程,涡环溃灭成游离涡是耗散结果;通过大涡模拟实现两种机制下的空化模拟,对比发现回射流机制的空化的无量纲参数偏差较少,凝结激波具有一定偏差;凝结激波的功率谱密度分析发现满足-7/3标度律,回射流满足-5/3标度律。

关键词：文丘里管 LES模型回射流凝结激波空化数压力损失系数 St数功率谱密度分析

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文丘里管水力空化辅助TBP萃取锌的研究

文丘里管水力空化辅助TBP萃取锌的研究

作者：赵丽辽宁大学

学位级别：硕士

锌的传统回收方法具有萃取效率低、试剂消耗量大、严重污染环境等缺点。因此,需要寻找一种绿色高效的回收锌的方法。水力空化(HC)效应产生的高速微射流和冲击波具有强烈的搅拌作用,有利于水相和有机相的充分混合。本研究提出了一种利用... 详细信息

锌的传统回收方法具有萃取效率低、试剂消耗量大、严重污染环境等缺点。因此,需要寻找一种绿色高效的回收锌的方法。水力空化(HC)效应产生的高速微射流和冲击波具有强烈的搅拌作用,有利于水相和有机相的充分混合。本研究提出了一种利用文丘里管水力空化辅助磷酸三丁酯(TBP)从含锌废水中回收萃取锌的方法。首先,探究了有机相和水相的体积比(O/A比)、水相Zn初始浓度、TBP与Zn摩尔比、NaCl浓度、溶液温度、溶液pH、稀释剂种类、萃取剂种类和杂质离子等因素对锌萃取效果的影响。在100 mL/min的流速下,选择文丘里管(93 mm长,2 mm喉部直径,10 mm喉部长度)反应10 min,可萃取90%以上的锌。在同等条件下,和未经水力空化辅助的传统萃取方法相比,文丘里管水力空化辅助TBP萃取锌可以在更短的时间内达到萃取平衡,且锌的萃取率比未经水力空化辅助的传统萃取方法下的锌萃的萃取率提高了6.64%。当水相溶液中分别存在Fe、Cu、Al等杂质离子时,通过实验发现,Cu和Al的存在对锌萃取的影响极小,而Fe的存在会对锌萃取产生较大的影响。因此,在Fe的存在下,探究了O/A比、溶液pH、NaCl浓度、溶液温度、Fe初始浓度和掩蔽剂NaF与Fe摩尔比对文丘里管水力空化辅助TBP萃取锌的影响。最终发现,通过加入适当过量的掩蔽剂NaF可以有效消除Fe对锌萃取的影响。此外,还考察了反应时间、O/A比、HCl浓度对反萃取锌的影响。当O/A比为1:2,HCl浓度为3.0 mol/L,反应时间为10 min时,锌的反萃取率为90.23%。在同等条件下,和未经水力空化辅助的传统反萃取方法相比,锌的反萃取率提高了将近20%。在锌的萃取和反萃取过程中,通过对比水力空化辅助萃取和未经水力空化辅助的传统萃取可以发现,水力空化辅助萃取的效果显著优于未经水力空化辅助的传统萃取效果。最后,本研究还探讨了萃取机理。在低酸度条件下,TBP萃取锌的反应属于中性络合萃取。随着HCl浓度的增大,H会参与到萃取反应中,HO与TBP结合形成大的阳离子,Zn与Cl结合形成络阴离子ZnCl或ZnCl,两者在水相中发生离子缔合萃取。显然,文丘里管水力空化萃取装置具有萃取效果好、设备简单、能耗相对较低、操作方法简便和维护费用低等优点,能够用于大规模废水的处理及有用物质的回收利用。总的来说,本论文提出了利用文丘里管水力空化装置高效辅助萃取锌的方法,研究结果可以为大规模废水的处理及有用物质的回收利用提供一定的数据参考与技术支持。

关键词：文丘里管水力空化辅助萃取分离锌离子磷酸三丁酯