人工煤气管道萘颗粒沉积规律研究

针对萘在人工煤气管道中沉积会造成管道堵塞，影响管道的安全运行的这一问题，以昆明人工煤气管道为例，运用计算流体动力学软件Fluent，选用离散相模型和雷诺应力模型，对水平直管、水平弯管和三通管进行萘颗粒沉积的数值模拟，对于不同的管径、弯曲比、管径比，分别分析萘颗粒直径、入口速度、温度及压力对萘颗粒沉积的影响。研究结果表明:水平直管、水平弯管、三通管中的萘颗粒沉积率与颗粒粒径成正相关关系，而与气流入口速度、压力成负相关关系；萘颗粒在人工煤气管道中的沉积率主要受颗粒直径、气流入口速度的影响；萘颗粒的沉积率随着水平直管的管径增大而增大，随着水平弯管的弯曲比增大而增大，随着三通管的管径比增大而先增大后减小；可通过适当增大管内煤气输送速度、压力，降低温度来降低萘颗粒在人工煤气管道中的沉积速度，进而减少萘颗粒沉积的发生。     

工业弯管泄爆口位置对爆炸湍流的影响分析

为研究弯管泄爆对气体爆炸的影响,基于试验测试和数值模拟(FLACs软件)分析管道泄爆状态下湍流的变化规律。结果表明：在试验条件下,封闭管道弯管内4.8 m处监测点湍流动能峰值为5 745.42 m²/s²,开口泄爆后该点湍流动能增幅为8.4%;当改变泄爆口位置时,弯道处监测点测得最大湍流动能相较于封闭管道该处最大湍流动能增幅为20.84%,弯管处湍流动能比直管最大增加了314%,影响因素主要为管道结构和泄爆口产生的排放和诱导作用;不同工况下内径0.125 m管道上泄爆口处最大湍流动能随着泄爆口位置和点火点之间的距离的增大而先增大后减小,二者的关系可拟合为一维高斯函数(Gauss Amp),拟合结果显示湍流动能最大为13 352.55m²/s²,此时泄爆口的孔口效应和流量限制都增大了湍流强度,导致更快的爆炸气流流出速度及更高的气体燃烧率,冲出气流携带的能量较大,对周围设施的危害影响最大。     

地表夯击载荷作用下埋地管道力学分析

为研究地基强夯作业中夯击载荷对埋地管道力学性能的影响,基于有限元原理建立了夯锤-管道-围土耦合三维模型,分析了夯击过程中管道截面变形及所受冲击力变化规律,研究了管道壁厚、夯击速度、夯锤体积对管道应力、应变及变形的影响规律。结果表明:夯击载荷下的管道所受冲击力为脉冲型,且随时间推移逐渐降低为0,最大冲击力随管道壁厚、夯击速度、夯锤体积增大而增大;管道最大等效应力、高应力范围及最大等效塑性应变随壁厚增加而减小,但随夯击速度或夯锤体积增大而增大;随着夯击速度、夯锤体积增大,管道截面变形率（椭圆度或凹陷率）逐渐增大,但其随壁厚增加而减小。     

红—克长输玻璃管线沿程压力和温度分布影响因素分析

为确定红—克长输玻璃管线常温输送方案,根据现场管线工况,利用Pipephase 软件建立了管道数值仿真模型,分析了原油含水率、输送流量、管道内壁粗糙度、环境 温度、入口温度等因素对管线沿程压力和温度分布的影响规律。结果表明:原油含水率 、输送流量、管壁粗糙度的增加会导致管线沿程压降增大;环境温度、入口温度的增加 会造成管线沿程压降减小,且压降变化趋势基本一致;原油含水率、入口温度的增加, 会引起管线沿程温降的增大;输送流量、环境温度的增加,会造成管线沿程温降的减小 ;管壁粗糙度对管线沿程温降影响较小。该研究工作为玻璃钢管线长输方案的制定提供 了参考依据,对保障油气安全运输具有重要的工程意义。     

埋地燃气管道泄漏扩散过程数值模拟

为减少天然气输送过程因泄漏引发的安全问题,构建埋地燃气管道泄漏扩散过程的三维计算流体动力学(CFD)模型,研究管道入口压力、泄漏孔尺寸、泄漏孔形状和土壤孔隙率等各参数对泄漏量与扩散范围的影响,拟合埋地管道燃气泄漏量与各参数的经验关联式,并通过公开文献中的试验数据进行验证。结果表明:泄漏量与扩散距离都随着管道入口压力、土壤孔隙率和泄漏孔尺寸的增大而增大,管道直径和泄漏孔形状对泄漏量的影响较小;在设定管道入口压力为2.1和156 k Pa的条件下,拟合的经验关联式计算值与试验值的误差分别为7.18%和19.79%,证明关联式具有其有效性,可为计算埋地管道燃气泄漏量提供理论指导。     

真空清扫设备(一)

真空清扫设备是利用真空吸引清除沉降和积聚在建筑物地面等处的灰尘和细小垃圾的一种设备。就其规模而言,从一般家庭用的吸尘器到在建筑物内敷设真空吸尘管道,在机械室等处设置风机和集尘装置的中央式真空吸尘系统,具有各式各样的规模。 1.灰尘的组成及发生量在建筑物的地面和器具上,堆积有灰尘和垃圾等。粒径在1000μm以上的粒子,能迅速沉降,随着粒径的减小,出于受到空气的阻力和空气分子热运动的影响,其沉降速度变慢,100μm以下的粒子在空气中滞留的时间相当长,粒径在0.3μm以下的粒子,就半永久性地分散浮游在空气中。另外,粒径在10μm以下的单个粒子,肉眼是看不到的。     

两级旋风分离器内气固两相流动及分离特性

为了提高30μm以下小密度颗粒的分离效率,采用k-ε/RNG模型和DPM模型对改造后的两级旋风分离器内含尘气流的流动及分离特性进行了三维数值分析.将气体相作为连续介质,采用k-ε湍流模型对流场进行数值模拟;将颗粒相作为离散体系,采用随机轨道模型对颗粒的运动轨迹进行追踪,并分析其阻力与分离效率.结果表明,与常规分离器不同,气流进入两级分离器内筒后出现上、下分流.在外筒近壁柱体和锥体区均有涡流,中心轴线上无滞流、倒流现象.同一高度轴向速度呈非轴对称分布,切向速度基本呈轴对称分布.不同高度截面轴向速度分布差异较大,切向速度分布规律较一致.研究表明,随粒径增大,颗粒逃逸率减小,分离效率增大,但捕捉率则先增后减.粒径为5 μm时分离效率达60%,比常规分离器分离效率有较大提高.运动路径、分离时间的增加以及内外筒切向速度的差异是使分离效率提高的主要因素.     

设计局部吸尘罩应注意些什么?

局都吸尘罩是控制粉尘不向四周飞扬的装置,它的吸尘动力是风机抽风。 产生粉尘的设备有各种各样,局部吸尘罩可以设计成密闭式、侧吸式、上吸式、下吸式等多种形式。但不论采取哪种形式的吸尘罩,设计时都要注意下面一些基本原则: 1.要弄清尘源情况,包括尘源性质,粉尘飞扬的范围、方向、速度。 2.在不妨碍操作的前提下,吸尘罩应尽量靠近尘源,以节省抽风量并保证吸尘效果。 3.吸尘罩的形状要与粉尘飞扬区的范围相适应,罩子过小,吸尘效果就差。 4.连接吸尘罩的吸风管尽量置于粉尘散发中心,对罩口大、罩身浅的罩子,吸风时可能罩子的中部风速高,罩…     

地面输油管道泄漏流散数值模拟

针对库区地面输油管道发生泄漏后油品流散行为的不确定性,建立了地面油品泄漏流散的三维CFD仿真模型,模拟了不同管道运行压力和不同泄漏孔径下油品在地面上的流散过程,得到了油品扩展速度关于泄漏流量的关系式和流散面积关于管道压力、泄漏孔径、流散时间的偏微分方程组。结果表明:流散面积随管道压力增大呈线性函数增大;流散面积随泄漏孔径呈三次函数变化,先减小后增大;在泄漏的开始阶段,流散面积随泄漏时间的变化随管道压力呈线性增长,在扩展达到稳定时,扩展速度随泄漏流量呈指数函数增大。     

球阀处硫颗粒运移沉降规律数值模拟研究

元素硫在集输管道中沉积会引起堵塞和腐蚀问题,球阀处是集输管道中较易出现大量硫沉积的部位之一。为此,采用数值模拟的方法研究高含硫天然气中析出的硫颗粒在球阀处的运移沉降规律,选用雷诺应力模型模拟球阀处的流场,选用Lagrange颗粒轨道模型追踪硫颗粒在球阀处的运动轨迹,探讨影响硫颗粒在球阀处沉积的因素。结果表明:气流进入球阀内将会出现压力损失和流动分离,气流进口速度和球阀开度会对流场产生影响;硫颗粒在球阀处的沉积率随气流流速和颗粒直径的增大而增大,随球阀开度的增大而减小;重力和离心力是造成硫颗粒在球阀处出现大量沉积的重要原因。     

连接结构尺寸对三通管冲蚀磨损影响的数值模拟

针对石油管道运输系统中三通管的冲蚀磨损问题,采用DPM冲蚀预测模型,模拟分析了油品中夹带的固体颗粒对连接结构尺寸不同的三通管的冲蚀磨损情况,得出了颗粒对三通管冲蚀的分布规律。结果表明:T型三通管的冲蚀主要集中在与竖直管道正对的水平管道底部及其附近的外侧管壁,有球体弯头的三通管的冲蚀主要集中在球体附近水平管道的外侧管壁,且冲蚀磨损程度相对较小;随着流体流入速度的增大,2种三通管的最大冲蚀率随之增大且呈指数增长;随着颗粒质量流量的增大,2种三通管的最大冲蚀率均随之增大;当流体在2种不同的三通管中流动时,管道系统的最大冲蚀率的曲线变化趋势基本一致,均为先减小再增大;当管道弯头处球体的直径为管道直径的2倍时,管道的冲蚀速率最小,颗粒对于管道的冲蚀磨损程度最轻。     

拐弯角度对瓦斯爆炸诱导煤尘爆炸的影响研究

为研究瓦斯爆炸诱导煤尘爆炸在不同拐弯巷道内的传播特征,首先采用不同角度拐弯管道模拟煤矿井下拐弯巷道结构;然后利用煤尘爆炸试验系统,通过试验监测管道内不同位置的冲击波压力值和火焰传播速度值;最后研究不同拐弯角度管道内瓦斯爆炸诱导煤尘爆炸冲击波和火焰在拐弯前后的变化特征。结果表明:瓦斯填充长度一定的情况下,沉积煤尘爆炸冲击波峰值超压先减小后增大,到达管道拐弯后,急剧减小;冲击波峰值超压衰减率随着管道拐弯角度的增大而增大,角度越大,峰值超压衰减越快;火焰传播速度先增大后减小,经过拐弯管道后,速度突然增加;火焰传播速度变化率随拐弯角度的增大而增大,角度越大,速度增幅越大。     

正态分布式弧形板除雾器压降的模拟研究

为提高除雾器对瓦斯气体中细水雾的分离效率,同时确保气雾两相流流经除雾器后的压降符合要求。以气雾两相流动的均相流动模型为前提,根据稳定一维流动的基本方程推导出气雾两相流动的压降计算式;通过对瓦斯细水雾在除雾器中的流动进行数值模拟、分析,结果表明除雾器板间距、叶片长度、转折角和气流速度对压降都有影响,其中气流速度的变化对除雾器压降的影响较大,压降随气流速度的增大而增大;转折角的变化对除雾器压降的影响最大,压降随着转折角的增大而减小。这对正态分布式弧形板除雾器的优化设计有一定的指导意义。     

腐蚀管道寿命可靠性的步降应力加速试验研究

为保障油气管道安全运营,需研究腐蚀管道寿命的可靠性。首先基于管道失效机理,采用步降应力加速寿命试验(SDSALT)方法,获得不同温度下腐蚀率样本;其次利用加速因子和逆幂律加速方程建立数据折算模型,将腐蚀率样本转换为应力作用失效时间并截尾抽样后作为输入,求得含未知参数的准样本;然后通过准样本估计Weibull分布的3个参数,进而得到以温度和时间为自变量的管道可靠性函数;最后以H_2S/CO_2环境中运营的N80管道为例,验证所建腐蚀管道寿命预测方法的可靠性。结果表明,该方法大幅缩短试验时间,对管道寿命预测准确,并分析出管道可靠性的降低速度随温度和时间的增加先增大后减小,可应用于管道的适用性评价。     

真空清扫设备(二)

7.配管 (1)配管材料与方法中央式真空清扫设备的配管材料,一般建筑物为炭素钢管(镀锌)和螺纹形排水管接头组合使用,住宅则使用硬聚氯乙烯管(一般管)及排水用的同质管接头。在使用硬聚氯乙烯管时,由于空气流动,在管道上产生静电,所以,在住宅以外,应考虑安装铜地线。特别是混有合成树脂等的粉尘、碎屑的除尘时,应使用钢管。管接头的使用方法及扫除口的安装方法与排水管道相同。吸尘管道内可能吸入别针、针、橡胶圈等,所     

弯管与盲通管冲蚀磨损对比分析研究

为了研究石油管道流向急剧改变处的冲蚀磨损问题,采用DPM模型,通过改变入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径,对90°弯管与盲通管的流场分布及冲蚀情况进行数值模拟。结果表明:弯管与盲通管最大冲蚀速率随入口流速的增大呈指数增长,随颗粒质量流速的增大呈线性增长;在50~100 μm粒径范围内,最大冲蚀速率随粒径的增加逐渐减小,在100~300 μm粒径范围内,随粒径的增加而增大;在入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径相同的条件下,弯管最大冲蚀速率明显高于盲通管最大冲蚀速率,盲通管的耐蚀性更强;由于流体在盲通管产生涡旋现象,增加了颗粒能量的耗散,从而减小了进入下游管线颗粒的速率,使得颗粒更易积存于盲通段形成堆积层,减小了下游管段冲蚀速率。     

落石冲击作用下架设油气管道响应分析

针对影响油气管道安全运营的落石冲击问题,基于弹塑性力学、Cowper-Symonds本构模型和有限元方法,建立了球形落石冲击油气管道的计算模型,对管道动态响应过程进行了数值模拟。对冲击速度、落石半径、管道内压力和落石冲击位置进行了参数敏感性分析,研究了各参数对管道冲击变形的影响规律。结果表明:落石的冲击能量主要用于管道塑性变形;冲击过程中,落石与管道的接触区域由初始的椭圆斑逐渐变成了椭圆环;管道塑性变形随着冲击速度和落石半径的增大而增大,随内压和落石偏移度的增大而减小。该研究工作为油气管道的安全评价及防护工程的设计提供了参考依据,对保障油气安全运输具有重要的工程意义。     

基于AMESim的水压单体液压支柱建模与仿真

为研究水压单体液压支柱在负载作用下的特性,建立了单体支柱的物理模型和元件级仿真键合模型,通过模拟支柱工作过程分析了不同参数对支柱升降特性及水压三用阀的压力流量特性的影响。分析结果表明:增大进液口与排液孔直径、减小阀口重叠量与等效阻尼可提高系统响应速度、增大溢流流量和支柱回缩量,但过大进液口直径会影响阀口的关闭性能,同时减小等效阻尼会使安全阀阀芯的稳定性降低。     

海底隧道入口段驾驶员眼动特征分析*

为研究海底隧道入口段驾驶员眼动特征,以海底隧道收费站至入口为研究对象,运用Facelab5.0眼动仪和录像机等设备,采集真实状态下驾驶员眼动特征、行车速度和行车位置数据,并依据道路线形、车辆行车特征和路段标志标线设置,将收费站至入口划分为提速驶离段、换道减速段、缓和段和过渡段（入口段）,分析各区段驾驶员眼动特征及车速变化规律,并建立相应数学模型。研究结果表明:驾驶员驾车通过换道减速段和过渡段时,分别受交织车流与黑洞效应影响,行车速度减小、眼睑闭合度下降、眨眼频率增大;驾驶员行经入口段,车速呈上升-下降-上升-下降的趋势,眼睑闭合度呈增大-减小-增大-减小的趋势,眨眼频率呈减小-增大-减小-增大的趋势,且受交织车流与黑洞效应的影响显著。     

选煤厂转载点诱导气流影响因素的实验研究

为了解决选煤厂转载点扬尘问题,结合煤矿生产现场的实际情况,自主设计了一套等比例缩小的转载点诱导气流实验装置系统,分析煤料在转载过程中单位时间下料量,煤料的下落高差,胶带运行速度等因素对产生诱导气流的影响。实验结果表明:导料槽内诱导气流的速度随着料仓下料量的增加呈现幂指数的增长趋势;同时,随着下料槽角度由30°增加到60°时,诱导气流的速度由0.55 m/s增大到0.7 m/s;转载点落差的有限性使煤料下落时处于一个加速阶段,且随着高差的增大,诱导气流增加明显;当单位时间下料量和下料高度相对较小时,胶带运行速度越大,胶带上煤料与周围空气之间的曳力作用越明显,并通过数据拟合出了单位时间下料量、下料高度以及胶带运行速度与诱导气流的定量关系公式。