泡沫混排解堵数学模型及数值模拟

建立泡沫井筒流动模型与泡沫地层渗流模型,得到完整的泡沫混排解堵数学模型;利用数值方法对模型进行耦合求解,得到泡沫压力,质量,密度在井筒中的分布及井口井底压力的变化规律.在固定井口回压情况下,得到井底压差的变化规律.结果表明:随着井深的增加,泡沫压力增加,质量减小,密度增加;固定井口回压,井底压差则逐渐变小.     

热采井注蒸汽与注多元热流体井筒流动与传热对比分析

针对海上稠油开采出现的问题,国内发展了注多元热流体吞吐热力采油技术。与蒸汽热力采油相比,多元热流体可以显著降低稠油黏度、增加油层压力,提高开采效率。本文基于实际气体状态方程和混合法则建立注多元热流体内部流动与传热模型,并与注蒸汽井筒流动与传热状态进行对比,详细对比两种热采介质在井筒流动与传热情况。通过研究发现:在井筒注入相同温度与相同注入速率的多元热流体与饱和蒸汽,多元热流体井筒压力和温度下降速度更快,到达井底时压力更大,温度更低,与地层和油层的温差更小,井筒热损失更少,但是热量含量低,油层加热范围小。要想达到与蒸汽一样加热效果,可以增加多元热流体注入速率和注入温度。同时由于CO_2和N_2作用,油层温度分布更加均匀,热量更多,油层加热范围更大,注多元热流体开采效果更好。     

蒸汽射流压力振荡传播特性实验研究

对蒸汽质量流率298 kg/(m~2·s),水温20~70℃的蒸汽射流凝结压力振荡的传播特性进行了实验研究。发现不同无量纲轴向距离处的压力振荡波峰波谷基本吻合,随无量纲轴向距离的增加压力振荡频率不变,振荡强度衰减,且没有出现反射叠加现象。压力振荡幅值随无量纲轴向距离的增加而减小,随冷却水温的升高先增大后减小.根据实验结果拟合得到了不同工况和空间位置压力振荡幅值的实验关联式,预测误差在-30%~20%以内。     

闪电消散过程等离子体温度衰减规律的理论研究

利用流体运动方程、连续性方程和能量守恒方程,对自然闪电回击后的消散过程建立数学模型,计算了等离子体温度随时间和空间的变化规律.结果分析表明：在相同的通道半径处,前期温度随时间衰减较快,后期较慢,并且,初始温度越高,衰减越快;随着半径的增大,温度的衰减幅度逐渐减小.同一时刻,半径小的位置温度梯度较小,半径大的位置温度梯度较大.由衰减到NO冻结温度的时间和位置,初步推断氮氧化物（NO_x）生成主要在闪电冲击波之后50 ms内、半径R=9 mm的等离子体通道内. 关键词： 闪电消散过程 等离子体 温度     

毛细相变回路热力学和水动力学分析

基于质量守恒、能量守恒方程,耦合环路热管各关键节点处压力、温度及传热传质关系,通过计算冷凝器中汽液界面位置,将环路热管内压力损失分为蒸汽侧压损和液相侧压损,并构建了从局部到整体的稳态运行数学物理模型,重点分析了冷凝界面位置和蒸发器热泄漏对环路热管稳态运行的影响规律。发现,低热流密度下,冷凝界面越靠近蒸汽出口越有利于提高环路热管的传热性能,但随着热流密度增加,冷凝位置对环路热管稳态性能的影响程度越来越小;抑制热泄漏或增加流入补偿室内的冷量,均可增大毛细芯两侧温度梯度,降低运行温度,进而提高环路热管的传热性能。     

直流电压等离子体点火器点火特性研究

使用自行设计的等离子体点火装置,对极间电流随进口氩气压力的变化规律以及不同进口氩气压力和工作电流条件下等离子体点火器出口射流特性进行了实验研究。利用四通道CCD光谱仪测量了点火器出口处的发射光谱特征,并计算了等离子体的电子温度。结果表明,极间电流随进口氩气压力的增大而逐渐减小,等离子体点火器的射流长度随进口氩气流量的增大先增大后减小,随工作电流的增大而增大,等离子体点火器的工作电流随进口氩气流量的增大而减小,随电源输出电流增大而增大,等离子体射流的电子温度随氩气流量的增大而降低,随工作电流的增大而升高。所得结果对等离子体点火系统在航空发动机的实际应用具有一定的指导意义和参考价值。     

光纤传感用于油田热采的蒸汽干度测量

折射率调制的光纤传感器可用于测量稠油热采过程中的蒸汽干度测量。当油田的油井中注入高温高压蒸汽时,从井口到井底连续地查明汽液比对节省能源和提高产出率意义重大。由于干蒸汽和水的折射率不同,汽液的比例可以从汽液两相流的折射率响应特性反映出来。研制的测量装置直接对汽液两相流的比例变化产生响应,能够应用于高温高压及狭窄工作空间的输汽环境中。在井深850m,井口蒸汽温度287℃,压力7．49MPa的油田注汽井中进行了测试。测试结果对注汽法采油的井况分析具有一定的参考作用。油田注汽井的测量数据表明,这种干度测量仪可以实现在线、连续的测量工作。     

高温熔盐蒸汽发生系统传热性能研究

研究了高温熔盐蒸汽发生系统的蒸汽发生性能,特别分析了传热管在全部和部分浸没情况下系统的传热特性,结果表明:在实验的条件下,改变熔盐进口温度和流量对蒸汽量的影响很小;传热管部分浸没情况时的蒸汽量仅为传热管全部浸没时的1/2。在部分浸没情况下,随着熔盐流量增加熔盐出口温度先上升然后逐渐趋于稳定,稳定的流量值随熔盐的进口温度升高而增大;在全部浸没情况下,熔盐出口温度随着熔盐流量的增加近乎线性增大,没有观察到熔盐出口温度恒定现象。     

甲醇-空气和甲醇-空气-稀释气预混层流燃烧特性

本文利用定容燃烧弹研究了不同初始压力、初始温度、气体稀释度和燃空当量比下甲醇-空气-稀释气预混层流燃烧特性.结果表明:对于给定初始压力和温度,甲醇-空气预混合气的质量燃烧率、燃烧压力和温度的最大值均出现在当量比1.左右,而火焰发展期和燃烧期在此当量比下最短.火焰发展期、燃烧期和燃烧压力峰值随初始温度的增加而减小,最高燃烧温度随初始温度的增加而增加,燃烧压力峰值和最高燃烧温度随初始压力的增加而增加.火焰发展期和燃烧期随稀释度的增加而增加,而燃烧压力峰值和最高燃烧温度随稀释度的增加而降低.     

微圆管进口区气体流动与换热特性研究

对微圆管进口区运用一阶速度滑移和温度跳跃边界,考察了Kn、动量调和及热调和系数对流动与换热特性的影响机理和规律.模拟结果表明:流动进口段长度随Kn增加而增加,但随动量调和系数减小而减小;热进口段长度随Kn增加而增加,但随动量调和系数及热调和系数减小而减小;Nu数随Kn增加及热调和系数减小而减小,但随动量调和系数减小而增加.     

注蒸汽井筒沿程热物性参数及热损失新算法

基于干度的定义,对传统蒸汽干度方程进行改进,计算井筒热损失速率时,既按深度分段又按注汽时间分段,并采用Hasan等提出的两相流漂移流动模型计算井筒压力降.结果表明:改进后的模型用新算法的计算结果与现场实测值吻合很好,比传统的Beggs-Brill算法更准确.另外,在相同井深处,随着注汽时间的延长,蒸汽压力、温度和干度几乎不变,但是热损失速率逐渐降低.新算法为准确计算井筒热损失提供了参考.     

槽式DSG太阳能集热系统模拟分析

以采用真空集热管的一次通过式槽式DSG太阳能集热器为研究对象。基于集热器管内水工质的流型与传热特性,建立了集热器稳态传热模型,并验证了模型及计算方法的合理性。分析了当出口为400℃过热蒸汽时,集热器传热受太阳辐射强度、管径、水工质入口参数等的影响规律。结果表明集热器的传热效果取决于周围环境的边界条件以及集热器结构参数和水工质运行参数的选取,本文结论为DSG集热器的设计及运行提供了理论参考依据。     

过膨胀超音速蒸汽浸没射流凝结的实验研究

针对入口压力为 0.20～0.60 MPa 的饱和蒸汽在 20～70℃过冷水中形成的过膨胀超音速蒸汽浸没射流凝结进行了实验研究.观察到了渐缩形、收缩-膨胀-收缩形、收缩-膨胀-发散形和发散形汽羽,汽羽形状主要由入口蒸汽压力和过冷水温度决定,给出了汽羽凝结形态分布图.同时,给出了汽羽的轴向和径向温度分布规律,在靠近喷嘴附近,温度变化幅度比较大,在远离喷嘴处,温度变化趋于平缓;汽羽的轴向温度分布与汽羽的形状密切相关.     

并联管两相流不稳定性的研究

在高压汽水回路上对垂直并联管中汽液两相流不稳定性进行了试验研究．确定了压力、质量流速、入口过冷度、热负荷及热负荷不对称分布、进口及出口节流、可压缩容积等对不稳定性的影响．得出了压力降型和密度波型不稳定性的界限，给出了并联管中计算不稳定性起始条件的无因次方程，为大型直流锅炉和蒸汽发生器的设计提供依据．     

注汽油井蒸气汽液比的折射率法测量研究

给油田的油井中注入高温高压蒸气时,从井口到井底连续地查明汽液比对节省能源和提高产出率意义重大。由于干蒸气和水的折射率不同,汽液的比例可以从汽液两相流的折射率响应特性反映出来。研制的测量装置采用蓝宝石作为折射率敏感的探测头,直接对汽液两相流的比例变化产生响应,能够应用于高温高压及狭窄工作空间的输汽环境中。装置在锅炉输汽管道中的实测响应曲线反映了输汽过程中汽液比的真实变化。该装置还在井深800m,井口蒸气温度270℃、压力10Mpa的油田注汽井中进行测量,测得的结果对注汽法采油的井况分析具有一定的作用。     

Experimental Investigation of the Effect of Flow Arrangements on the Performance of a Micro-Channel Heat Sink

Abstract

An experimental study is carried out to investigate the effect of entrance and exit conditions that prevail due to different flow arrangements on the thermal performance of a copper micro-channel heat sink. Three flow arrangements—U-type, S-type, and P-type—were considered for the analysis with a test piece having inlet and outlet plenum dimensions of 10 mm × 30 mm × 2.5 mm with an array of parallel micro-channels having an individual width of 330 μm and a uniform channel depth of 2.5 mm. Performance evaluations for different flow conditions at inlet and outlet plenums were made by maintaining constant heat supply at 125 W, 225 W, and 375 W with varying Reynolds number ranging from 224 to 1,121. Nusselt number and pressure drop were computed by measuring temperature difference and pressure drop across the inlet and outlet plenum for various test combinations. Maximum heat transfer was observed for the U-type flow arrangement, followed by the P-type and S-type; maximum pressure drop was noted for the S-type flow arrangement, followed by the U-type and P-type arrangements for a constant Reynolds number. A detailed analysis of the experimental results indicate that from a pressure drop point of view, the P-type flow arrangement is preferred, whereas from the heat transfer point of view, the U-type is found to be a better option.     

基于热量流法的超临界CO2换热器性能分析

本文基于热量流法,应用进口温差定义的换热器通用热阻,采用分段法考虑超临界CO₂的物性变化,结合能量守恒方程,构建了超临界CO₂-冷却水换热过程的整体热量流拓扑模型,结合超临界CO₂物性库和经验关联式提出了换热器性能分析的流程图,实现了综合考虑物性-结构-运行参数的超临界CO₂-冷却水换热器的性能分析,进一步结合[火积]耗散热阻的概念提出了评价物性变化时换热器换热性能的等效热阻。通过分析获得了换热量的沿程分布规律,发现当进口压力为11 MPa时,总的换热量最大,此时等效热阻最小。总之,热量流法对超临界CO₂为工质的换热器设计和系统分析是可行和有效的。     

Refuse-fired,pressurized, fluidized-bed combustion combined cycle analysis

Use of pressurized, fluidized-bed combustion (PFBC) has given a new opportunity to use municipal refuse as fuel for combined gas and steam power cycles keeping the pollutants of sulphur and nitrogen oxides to a minimum at reduced capital cost.In combined gas and steam power cycles, the heat energy in the exhaust gases of a simple gas turbine cycle is used to generate steam in a waste-heat boiler and the generated steam is used in the steam turbine for power generation.The effects of gas turbine pressure ratio and inlet temperature on the main parameters of refuse-fired, pressurized, fluidized-bed combustion combined cycles are determined.The results indicate a maximum combined cycle thermal efficiency and work output at a possible range of optimum pressure ratios between 10 and 12 for a range of gas turbine inlet temperatures of 750–1000°C.     

翅片管束式管壳式换热器三维数值模拟研究

本文提出了运用多孔介质模型、分布阻力模型和k-ε湍流模型对壳侧为翅片管束的壳管式换热器壳侧速度场与温度场进行三维数值模拟的方法,并对一相应类型换热器壳侧的流动与换热进行了数值模拟,得出了壳侧流场参数的图示以及壳侧进出口压降,温差,换热量随壳侧Re变化的特性曲线。     

Thermo-Hydraulic Behavior of Microchannel Heat Exchanger System

This article presents an experimental study of thermo-hydrodynamic phenomena in a microchannel heat exchanger system. The aim of this investigation is to develop correlations between flow/thermal characteristics in the manifolds and the heat transfer performance of the microchannel. A rectangular microchannel fabricated by a laser-machining technique with channel width and hydraulic diameter of 87 μm and 0.17 mm, respectively, and a trapezoidal-shaped manifold are used in this study. The heat sink is subjected to iso-flux heating condition with liquid convective cooling through the channels. The temporal and spatial evolutions of temperature as well as total pressure drop across the system are monitored using appropriate sensors. Data obtained from this study were used to establish relationships between parameters such as longitudinal wall conduction factor, residence and switching time, and thermal spreading resistance with Reynolds number. Result shows that there exist an optimum Reynolds number and conditions for the microchannel heat exchanger system to result in maximum heat transfer performance. The condition in which the inlet manifold temperature surpasses the exit fluid temperature results in lower junction temperature. It further shows that for a high Reynolds number, the longitudinal wall conduction parameter is greater than unity and that the fluid has sufficient dwelling time to absorb heat from the wall of the manifold, leading to high thermal performance.