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气波引射器压力端口设计及其对性能的影响

过程工程学报 2023年第1期23卷 67-77页

作者：赵一鸣刘明昊李浩然胡大鹏大连理工大学化工机械与安全学院辽宁大连116023

气波引射器是一种高效的压力能综合利用装备,在诸多工业过程中具有广阔的应用前景。压力端口作为气波引射器必备的核心部件,其开、闭位置的合理设计是保证设备高效运行的前提。本工作介绍了以波系理论为基础的压力端口设计方法,并通过... 详细信息

气波引射器是一种高效的压力能综合利用装备,在诸多工业过程中具有广阔的应用前景。压力端口作为气波引射器必备的核心部件,其开、闭位置的合理设计是保证设备高效运行的前提。本工作介绍了以波系理论为基础的压力端口设计方法,并通过数值模拟与实验相结合,获得了完整的端口位置对设备性能的影响机理及规律。研究结果表明,满足理想波系的压力端口位置可使设备性能在相同条件下达到最优;端口偏离设计位置则会引起中压产气返流、低压进气不充分等现象,从而造成性能下降。由于不同端口位置对性能的影响机理不同,各端口位置偏离所造成的性能下降幅度有所不同。本工作丰富了气波引射器的参数设计理论,对该设备的研究应用具有重要指导意义。

关键词：引射增压端口位置气体压力波计算流体力学数值模拟实验验证

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压力振荡管引射性能实验研究

工程热物理学报 2020年第2期41卷 369-373页

作者：刘培启刘胜李想胡大鹏大连理工大学化工机械与安全学院

气波引射技术利用激波和膨胀波在压力振荡管内的运动来实现压力能传递,从而实现低压气体增压的目的。本文首先介绍了该技术工作原理和装置结构,然后建立了气波引射技术实验平台,测试了几个关键结构参数对其引射性能的影响。实验结果表明... 详细信息

气波引射技术利用激波和膨胀波在压力振荡管内的运动来实现压力能传递,从而实现低压气体增压的目的。本文首先介绍了该技术工作原理和装置结构,然后建立了气波引射技术实验平台,测试了几个关键结构参数对其引射性能的影响。实验结果表明:随着高压喷嘴宽度,偏转距离和固壁长度的增加,设备的效率和抽射率均呈先上升后下降的趋势;实验结果验证了理想波图的正确性,其可用于指导设备设计。

关键词：波转子压力振荡管气波引射抽射率等熵效率

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锥芯可调型引射技术变工况适应性实验研究

化工学报 2019年第6期70卷 2252-2258页

作者：刘培启何昕琛陈佳郭江涛席建宇胡大鹏大连理工大学化工机械与安全学院

随着天然气井开发时间的推移,井口压力逐渐降低,低压井口的增压集输成为研究热点。目前,常用的天然气引射技术由于结构尺寸固定,对气井的压力和流量的变化适应性差,使其运行效率普遍较低。据此,设计加工了一台锥芯可调型引射器装置,并... 详细信息

随着天然气井开发时间的推移,井口压力逐渐降低,低压井口的增压集输成为研究热点。目前,常用的天然气引射技术由于结构尺寸固定,对气井的压力和流量的变化适应性差,使其运行效率普遍较低。据此,设计加工了一台锥芯可调型引射器装置,并对其变工况性能进行了实验研究。结果表明随着可调锥的深入,高压口流量减小,可实现70%左右的流量调节,而且调节过程中低压口流量几乎保持不变,从而使得装置引射率ξ提高,可见该引射技术具有很强的抗流量波动能力。随着可调锥的深入,装置对应的最佳膨胀比增大,从而提高了装置对大膨胀比工况的适应性。同样压缩比下,装置引射效率会随着可调锥的深入而提高,但会降低装置有效引射的压缩比范围。

关键词：天然气实验验证优化设计引射技术可调性

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气液两相流管道弯头处脉动流激力特性研究

化学工程 2023年第4期51卷 45-50,67页

作者：李俊宝王泽武胡佳顺高英博大连理工大学化工机械与安全系辽宁大连116024

为了揭示管内两相介质流经弯头处引起的脉动流激力的特性规律,文中基于流体体积多相流模型和Realizable k-ε湍流模型,采用ICEM和FLUENT开发90°弯管两相流动三维数值计算模型,求得在塞状流型下,不同气液相表观流速和弯管结构下脉动流... 详细信息

为了揭示管内两相介质流经弯头处引起的脉动流激力的特性规律,文中基于流体体积多相流模型和Realizable k-ε湍流模型,采用ICEM和FLUENT开发90°弯管两相流动三维数值计算模型,求得在塞状流型下,不同气液相表观流速和弯管结构下脉动流激力的时、频域曲线及截面含气率数据。计算结果表明:段塞流下弯头处流激力的主频范围在5—40 Hz内,流激力幅值与基频和液相表观流速呈正相关,与气相表观流速呈负相关;相比小曲率半径弯头,大曲率半径的弯头能够降低脉动流激力能量的集中程度,避免管道系统产生共振,从而保障工业管道在两相流工况下的安全服役。

关键词：脉动流激力气液两相 90°弯管流致振动

热扩散不稳定和流体动力学不稳定对氢气/空气爆炸胞状火焰的影响

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爆炸与冲击 2018年第5期38卷 1064-1070页

作者：李艳超毕明树张大为高伟大连理工大学化工机械与安全学院

为揭示氢气/空气爆炸球形胞状火焰的传播特性,运用高速摄影技术实验研究了热扩散不稳定和流体动力学不稳定对胞状火焰结构、临界火焰半径、临界Peclet数和火焰燃烧速度的影响。结果表明:随着流体动力学不稳定的凸显,Lewis数大于1的火焰... 详细信息

为揭示氢气/空气爆炸球形胞状火焰的传播特性,运用高速摄影技术实验研究了热扩散不稳定和流体动力学不稳定对胞状火焰结构、临界火焰半径、临界Peclet数和火焰燃烧速度的影响。结果表明:随着流体动力学不稳定的凸显,Lewis数大于1的火焰胞格尺度远大于Lewis数小于1的胞格尺度;同一初始压力下,火焰厚度随着当量比的增大呈先减小、后增大的趋势,临界火焰半径会随着当量比的增大而增大;同一当量比下,火焰厚度和临界火焰半径都会随着初始压力的升高而减小;当量比低于2.0时,不同初始压力下的临界Peclet数会随当量比的增大而线性增大;当量比为0.6,初始压力为0.05 MPa时的火焰燃烧速度最大。

关键词：热扩散不稳定流体动力学不稳定胞状火焰临界火焰半径临界Peclet数

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初始浮力比对多组分液体分层失稳的影响

化工进展 2019年第10期38卷 4481-4488页

作者：张瀚任婧杰沙嵬周一卉毕明树大连理工大学化工机械与安全学院

采用实验研究手段,在可视化矩形容器内构造多组分液体分层系统,通过分析不同质量分数差和侧壁漏热下容器内流体的分层演化规律和温度响应情况,揭示初始浮力比(Rρ)对系统失稳形态、分界面移动速度、失稳积聚能量和分层系统稳定性的影响... 详细信息

采用实验研究手段,在可视化矩形容器内构造多组分液体分层系统,通过分析不同质量分数差和侧壁漏热下容器内流体的分层演化规律和温度响应情况,揭示初始浮力比(Rρ)对系统失稳形态、分界面移动速度、失稳积聚能量和分层系统稳定性的影响。结果表明随着初始浮力比的增大,分层结构失稳形态和分界面移动速度呈现不同规律,且存在临界初始浮力比(Rρc)使分层系统保持稳定。当初始浮力比较低时(Rρ≤0.35),边界浮升流穿透分界面后可到达液体表面,掺混区域位于上层液体上部,分界面下移速度整体较快,后期逐渐减慢;当初始浮力比较高时(0.47≤Rρ≤Rρc),边界浮升流不能到达液体表面,掺混区域主要位于上层液体侧部,分界面下移速度整体较慢,后期逐渐加快。同时发现,随着初始浮力比的增加,分界面穿透时间延后,分层失稳时积累能量越多,这导致漏热率相同时,初始质量分数差较大的情况更加危险;而质量分数差相同时,可能存在漏热率低而更危险的情况。

关键词：初始浮力比分层系统不稳定性对流扩散

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氨气预混旋流燃烧火焰稳定性及燃烧极限研究

工程热物理学报 2018年第7期39卷 1592-1597页

作者：周永浩李艳超姜海鹏张术琳甘波高伟大连理工大学化工机械与安全学院大连116024

采用叶轮型旋流燃烧器,研究了旋流数、叶片数以及流量等因素对氨气预混旋流燃烧火焰稳定性和燃烧极限的影响.实验结果表明,在一定当量比下,氨气预混旋流燃烧火焰会失稳发生回火或振荡抬举;随着旋流数的增大或叶片数的增加,火焰更易失稳... 详细信息

采用叶轮型旋流燃烧器,研究了旋流数、叶片数以及流量等因素对氨气预混旋流燃烧火焰稳定性和燃烧极限的影响.实验结果表明,在一定当量比下,氨气预混旋流燃烧火焰会失稳发生回火或振荡抬举;随着旋流数的增大或叶片数的增加,火焰更易失稳发生回火;石英玻璃高度越高,内部流场结构越完整,火焰高度越高。氨气预混旋流火焰贫燃极限在φ=0.64～0.76之间,富燃极限在φ=1.47～1.74之间。随着总流量的增大,贫燃极限逐渐增大,富燃极限波动较大,总体燃烧极限范围变大;随着旋流数的增大、叶片数的增加或石英玻璃高度的升高,燃烧极限范围变窄。

关键词：氨气旋流燃烧叶轮火焰不稳定性燃烧极限

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克劳斯燃烧炉补酸气工艺优化

高校化学工程学报 2021年第6期35卷 1020-1026页

作者：于泽华武锦涛胡大鹏大连理工大学化工机械与安全学院辽宁大连116024

为了有效利用克劳斯燃烧炉内体积并提高燃烧炉中硫单质的产率,提出利用花墙结构定制燃烧炉内流场,并优化补酸气工艺,提高燃烧炉的效率。花墙结构与扼流圈结构相比,加强了气体的混合效果,延长了气体的停留时间,缩短了炉内反应的有效反应... 详细信息

为了有效利用克劳斯燃烧炉内体积并提高燃烧炉中硫单质的产率,提出利用花墙结构定制燃烧炉内流场,并优化补酸气工艺,提高燃烧炉的效率。花墙结构与扼流圈结构相比,加强了气体的混合效果,延长了气体的停留时间,缩短了炉内反应的有效反应长度。定义补充酸气入口进料量与入口酸气的进料量的比值为优化变量研究补酸气工艺,得到比值为0.3时为最优的酸气补充方式。相对于扼流圈结构,出口SO_(2)的质量分数下降了50%,酸气处理量增加了30%,出口处硫单质的产率增加了8.9%。结果表明,通过花墙定制流场和优化补酸气工艺,可以提高燃烧炉的空间利用率并提高炉内硫单质的产率。

关键词：克劳斯燃烧炉数值模拟花墙扼流圈补酸气

三相卧螺离心机设计分析及结构参数对分离效果的影响

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化工学报 2021年第4期72卷 2113-2122,F0004页

作者：朱明军胡大鹏大连理工大学化工机械与安全学院辽宁大连116024

首先提出了用于油水砂分离的三相螺旋沉降式离心机两种结构模型。通过CFD数值计算发现,带有轴向管法兰的三相卧螺离心机结构模型存在一定的缺陷,即管法兰上有堵砂的情况出现且分离效率较低。通过改进设计,可调溢流挡板的三相卧螺离心机... 详细信息

首先提出了用于油水砂分离的三相螺旋沉降式离心机两种结构模型。通过CFD数值计算发现,带有轴向管法兰的三相卧螺离心机结构模型存在一定的缺陷,即管法兰上有堵砂的情况出现且分离效率较低。通过改进设计,可调溢流挡板的三相卧螺离心机结构模型是可取的。该模型有较高的油相回收率,且固相也相对较干燥,适用于油水固三相分离。该模型还具有水与油砂分离、油水与砂分离或油与水砂分离等几种不同的排液方式。对此三相卧螺离心机加工制造,搭建实验平台,通过实验研究发现,此种结构的三相卧螺离心机对油相的分离效率较高,挡板圆弧中心到转鼓中心轴的距离对分离效率有着不同的影响。

关键词：卧螺离心机三相分离离心分离多相流计算流体力学数值模拟分离效率