三组分气体超声速凝结过程数值模拟与实验研究 被引量：18

1

作者 曹学文 边江 +2 位作者 靳学堂 尹鹏博 杨文 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期99-110,共12页

结合液滴成核与生长模型,以及气、液流动控制方程建立了超声速凝结流动数学模型,对空气+水+乙醇三组分(双可凝)气体超声速流动条件下凝结特性进行了数值计算,研究了三组分气体超声速凝结特性影响因素,通过与空气+水双组分(单可凝)气体对... 结合液滴成核与生长模型,以及气、液流动控制方程建立了超声速凝结流动数学模型,对空气+水+乙醇三组分(双可凝)气体超声速流动条件下凝结特性进行了数值计算,研究了三组分气体超声速凝结特性影响因素,通过与空气+水双组分(单可凝)气体对比,分析了第二种可凝组分对凝结成核的影响,并开展了实验验证与对比分析。结果表明:随着三组分气体中乙醇含量的升高,Laval喷管内成核率、液滴数均增大,但成核区收窄,液滴生长区向前移动;在入口可凝气体为饱和状态下,升高入口温度与压力均能促进凝结的发生,使Wilson点向喉部移动,进而提高出口气体湿度;与双组分气体相比,三组分气体发生凝结的Wilson点更靠近喉部,出口湿度更大,说明三组分气体发生凝结时,两种可凝气体的凝结过程是相互促进的;Laval喷管沿程压力及Wilson点测试结果与数值计算结果吻合较好,说明所建立的数学模型具有较高的准确性。 展开更多

关键词 三组分气体 超声速 凝结 数值模拟 实验

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油水砂多相流中固体颗粒对弯管及T型堵头管的冲蚀 被引量：14

2

作者 彭文山 曹学文 +2 位作者 吉俊毅 靳学堂 王庆 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2016年第2期131-136,174,共7页

采用计算流体动力学方法在欧拉坐标系下求解连续相运动方程,在拉格朗日坐标系下求解离散相颗粒轨道方程,并利用冲蚀方程研究了管内油、水、砂多相流中固体颗粒运动与管道冲蚀的相互关系,预测最大冲蚀发生位置。结果表明:弯管冲蚀最严重... 采用计算流体动力学方法在欧拉坐标系下求解连续相运动方程,在拉格朗日坐标系下求解离散相颗粒轨道方程,并利用冲蚀方程研究了管内油、水、砂多相流中固体颗粒运动与管道冲蚀的相互关系,预测最大冲蚀发生位置。结果表明:弯管冲蚀最严重处位于下游直管段与弯头连接处外侧,T型堵头管冲蚀最严重处位于上下游直管段交接处内侧,T型堵头管的最大冲蚀速率远大于弯管的;T型堵头管中存在明显的颗粒相互碰撞区域以及颗粒滞留区域,在颗粒相互碰撞区域颗粒对管壁的碰撞能降低,在颗粒滞留区域颗粒的滞留减少了新来颗粒对堵头的碰撞,这两个区域都从一定程度上减小了颗粒对管道的冲蚀作用。 展开更多

关键词 弯管 T型堵头管 油水砂 多相流 冲刷腐蚀 颗粒轨迹

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大型LNG储罐储液分层特性对翻滚的影响分析 被引量：9

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作者 王萍 曹学文 +2 位作者 彭文山 王文光 靳学堂 《石油工程建设》 2015年第4期1-6,共6页

为了研究液化天然气分层翻滚的机理,了解液体分层特性对翻滚的影响,采用计算流体动力学方法 (CFD)建立大型LNG储罐内储液分层与翻滚模型,分别研究层数、厚度、层间密度差对翻滚的影响,对储罐中密度差为1kg/m3,分层厚度为2 m的LNG两分层... 为了研究液化天然气分层翻滚的机理,了解液体分层特性对翻滚的影响,采用计算流体动力学方法 (CFD)建立大型LNG储罐内储液分层与翻滚模型,分别研究层数、厚度、层间密度差对翻滚的影响,对储罐中密度差为1kg/m3,分层厚度为2 m的LNG两分层、三分层;分层厚度分别为1、2、3 m,密度差为1 kg/m3的两分层;层间密度差分别为0.5、1、2 kg/m3,分层厚度为2 m的两分层进行模拟研究。结果表明:重力作用下,上重下轻的分层结构不稳定,相邻两层LNG之间的流动与混合造成分层界面的破坏,发生翻滚现象,层间密度趋向一致,翻滚后形成上轻下重的稳定结构;在同等储罐直径、同等密度差下,三分层比两分层的翻滚现象发生得更快、更剧烈,持续时间更长,且分层越多越不稳定;在同等储罐直径、同等密度差下,分层厚度越大翻滚出现得越快、越剧烈,持续时间越长;在同等储罐直径、同等分层厚度下,层间密度差越大翻滚出现得越快、越剧烈,持续时间越长。 展开更多

关键词 LNG储罐 分层翻滚 分层特性 密度 速度

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城镇燃气管道接口的施工质量控制探微 被引量：7

4

作者 靳学堂 黄斌 +2 位作者 林胜 刘亚 王安 《城市燃气》 2019年第8期35-37,共3页

本文深入分析了当前燃气管道接口质量控制存在的问题,针对不同管材分别提出了相应的技术手段或管理措施.对PE管接口施工,提出运用互联网+技术升级设备,结合人脸识别手段锁死人机合一,实现管理的精细化;对镀锌管丝扣质量与安装问题,建议... 本文深入分析了当前燃气管道接口质量控制存在的问题,针对不同管材分别提出了相应的技术手段或管理措施.对PE管接口施工,提出运用互联网+技术升级设备,结合人脸识别手段锁死人机合一,实现管理的精细化;对镀锌管丝扣质量与安装问题,建议采用闭环管理的模式减少人为影响因素;而对钢管焊接控制,提出加强数字化管理,运用大数据分析提升各方效能,同时引入第三方质检,构建无损检测的闭合管理. 展开更多

关键词 管道接口 PE管 镀锌管 钢管焊接 无损检测

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Laval喷管内二氧化碳凝结过程研究 被引量：6

5

作者 孙文娟 曹学文 +1 位作者 杨文 靳学堂 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期763-770,共8页

设计Laval喷管结构,结合内部一致经典成核理论和Gyarmathy液滴生长理论,建立超声速凝结相变欧拉双流体数学模型,对超声速流动条件下天然气中二氧化碳气体的凝结过程进行数值模拟研究,并分析入口二氧化碳摩尔分数对凝结过程的影响。结果... 设计Laval喷管结构,结合内部一致经典成核理论和Gyarmathy液滴生长理论,建立超声速凝结相变欧拉双流体数学模型,对超声速流动条件下天然气中二氧化碳气体的凝结过程进行数值模拟研究,并分析入口二氧化碳摩尔分数对凝结过程的影响。结果表明,气体进入喷管后高速膨胀,温度降低,二氧化碳气体在喷管扩张段发生自发凝结现象,凝结核在短距离内急剧产生,液相质量分数持续增加,直至喷管出口;入口气体中二氧化碳摩尔分数从0.05增至0.14,凝结起始位置前移6.82mm,极限成核率和液滴数量减少,液滴生长速率加快,液滴粒径增加,喷管出口液相质量分数由0.1238增至0.1991;不同入口二氧化碳摩尔分数下喷管出口二氧化碳液化率均高于60%,出口气相中二氧化碳摩尔分数较入口大幅降低,入口二氧化碳摩尔分数小于0.10时,出口均可降低到0.03以下。 展开更多

关键词 Laval喷管 凝结 液化 天然气脱碳 数值模拟

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PE燃气管道电熔接头相控阵检测缺陷分析与施工质量控制

6

作者 杨浩 靳学堂 贾金松 《城市燃气》 2024年第4期15-20,共6页

本文收集了两万多道电熔接头相控阵检测数据,运用数理统计找出了施工中常见的焊接缺陷,研究了全自动焊机对缺陷控制的影响,探讨了不同管径缺陷的分布情况。结合工程实际分析了未熔合、电阻丝错位、冷焊、过焊、孔洞诱发机理,并从设备更... 本文收集了两万多道电熔接头相控阵检测数据,运用数理统计找出了施工中常见的焊接缺陷,研究了全自动焊机对缺陷控制的影响,探讨了不同管径缺陷的分布情况。结合工程实际分析了未熔合、电阻丝错位、冷焊、过焊、孔洞诱发机理,并从设备更新维护、人为因素、作业环境等给出了降低缺陷出现的施工对策。工程中未熔合缺陷多为管道与套筒不同轴造成的,应加强过程控制减少不同轴出现。全自动带远传电熔焊机可大大降低冷焊、过焊,对减少电阻丝错位、未熔合有积极意义。恶劣天气保证焊接面清洁干燥可一定程度降低未熔合、冷焊等。 展开更多

关键词 相控阵超声检测 电熔焊接 PE管 焊接缺陷

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大型LNG储罐储液翻滚特性的多阶段研究 被引量：5

7

作者 王萍 彭文山 +2 位作者 曹学文 王庆 靳学堂 《石油工程建设》 2016年第1期14-20,共7页

一般认为相邻两层LNG间密度差大于0.5 kg/m3、温度差大于0.2℃就会引起LNG翻滚,导致大量LNG快速蒸发,罐内压力急剧升高影响存储安全,不仅浪费资源且造成极大安全隐患。在罐内LNG液体已经形成分层且可引发翻滚的基础上,利用Fluent软件建... 一般认为相邻两层LNG间密度差大于0.5 kg/m3、温度差大于0.2℃就会引起LNG翻滚,导致大量LNG快速蒸发,罐内压力急剧升高影响存储安全,不仅浪费资源且造成极大安全隐患。在罐内LNG液体已经形成分层且可引发翻滚的基础上,利用Fluent软件建立罐内LNG翻滚过程中气相空间数值计算模型。得出主要结论如下:(1)储罐内LNG分层后翻滚过程可以分为四个过程:界面扰动阶段、扰动发展阶段、剧烈翻滚增压阶段和平稳恢复阶段;(2)储罐内LNG发生翻滚时,罐内LNG迅速蒸发,罐内压力急剧上升至储罐最大工作压力时,安全泄放阀打开泄放气体以防止罐内超压;(3)研究表明16万m3储罐充满率为70%、上层重质LNG厚度为1 m、LNG分层间密度差为1 kg/m3时,翻滚发生时的平均蒸发速率是静态蒸发速率的32.3倍,安全泄放阀在翻滚发生约16 h后打开泄压。 展开更多

关键词 LNG储罐 分层与翻滚 翻滚特性 速度 压力

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城市燃气施工数字化管理应用 被引量：5

8

作者 靳学堂 林胜 +1 位作者 黄斌 王安 《城市燃气》 2018年第6期30-33,共4页

针对目前燃气施工管理数字化应用平台功能不全,精细化不足等问题,本文介绍了一套完整的工程管理数字化系统。系统的应用,实现了工程质量管理的标准化、全面化,工程进度控制的精准化,施工后处理的高效化,办公的移动化以及监管的数字化、... 针对目前燃气施工管理数字化应用平台功能不全,精细化不足等问题,本文介绍了一套完整的工程管理数字化系统。系统的应用,实现了工程质量管理的标准化、全面化,工程进度控制的精准化,施工后处理的高效化,办公的移动化以及监管的数字化、动态化,提高了工程各方的工作效能。最后分析了系统的优势与不足,探讨了下一步的升级方向,将燃气工程的数字化应用水平提升到了一个新的高度。 展开更多

关键词 燃气施工 数字化 质量管理 进度控制

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超声速喷管在天然气脱碳中的应用初探 被引量：4

9

作者 孙文娟 曹学文 +1 位作者 杨文 靳学堂 《天然气化工—C1化学与化工》 CSCD 北大核心 2017年第2期101-105,共5页

提出将超声速旋流分离技术应用到天然气脱二氧化碳领域,并通过对Laval喷管内气体流动规律的研究,初步验证其可行性。采用BWRS真实气体状态方程确定喷管喉部尺寸,采用双三次曲线法和圆弧加直线法设计喷管型面,利用FLUENT软件数值模拟所... 提出将超声速旋流分离技术应用到天然气脱二氧化碳领域,并通过对Laval喷管内气体流动规律的研究,初步验证其可行性。采用BWRS真实气体状态方程确定喷管喉部尺寸,采用双三次曲线法和圆弧加直线法设计喷管型面,利用FLUENT软件数值模拟所设计喷管内气体的流动过程,并分析入口温度、入口压力以及入口气体组成对二氧化碳液化特性的影响。研究表明:随着气体在Laval喷管中高速膨胀,气流温度、压力降低,在喷管出口可达到二氧化碳气体的液化条件;降低入口温度、提高入口压力或增加气体中二氧化碳的含量均有利于气体的液化。 展开更多

关键词 天然气 脱碳 超声速 喷管 数值计算

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喷管制冷作用在天然气脱酸气中的应用研究 被引量：2

10

作者 孙文娟 曹学文 +1 位作者 杨文 靳学堂 《低温与超导》 CAS 北大核心 2016年第12期72-76,共5页

结合BWRS真实气体状态方程、移轴Witoszynski公式、圆弧加直线及特征线法设计喷管型面,利用Fluent软件模拟喷管内气体的流动过程,并分析入口参数及出口背压对喷管制冷效果及气体液化过程的影响。研究表明:喷管的制冷作用可满足天然气中... 结合BWRS真实气体状态方程、移轴Witoszynski公式、圆弧加直线及特征线法设计喷管型面,利用Fluent软件模拟喷管内气体的流动过程,并分析入口参数及出口背压对喷管制冷效果及气体液化过程的影响。研究表明:喷管的制冷作用可满足天然气中酸性气体的液化条件;提高入口压力或降低入口温度均可提高喷管的制冷效果,促进气体的液化过程;出口背压的提高会导致激波进入喷管,破坏液化环境,因此应合理选择背压以保证喷管的制冷性能。 展开更多

关键词 Laval喷管 制冷性能 天然气脱酸气 数值计算

原文传递

单组分气体自发凝结成核率模型修正 被引量：2

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作者 杨文 曹学文 +2 位作者 陈鹏 靳学堂 胥锟 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1443-1450,共8页

单组分气体自发凝结成核率预测模型中,内部一致经典成核理论(ICCT)因其较好的准确度得到了较为广泛的关注,但该模型仍存在未考虑真实气体效应及液滴曲率半径对表面张力影响的缺点。鉴于此,从两方面对ICCT模型进行了改进与修正,并与水、... 单组分气体自发凝结成核率预测模型中,内部一致经典成核理论(ICCT)因其较好的准确度得到了较为广泛的关注,但该模型仍存在未考虑真实气体效应及液滴曲率半径对表面张力影响的缺点。鉴于此,从两方面对ICCT模型进行了改进与修正,并与水、重水、醇类(正丙醇、正丁醇)、烃类(正庚烷、正辛烷)等成核率实验数据进行对比,以验证模型的准确性。研究结果表明:同时考虑真实气体效应及液滴曲率半径对表面张力影响时,水及重水修正模型计算结果比ICCT模型更好,但醇类、烃类等气体计算结果反而不如ICCT模型,预测效果较差,认为产生此现象的原因是Benson&Shuttleworth(BS)表面张力模型的不准确性;仅考虑真实气体效应的修正模型对各类介质的计算结果均取得了比ICCT模型更好的预测结果,推荐在成核率计算时使用此模型。 展开更多

关键词 单组分气体 自发凝结 成核率 真实气体效应 表面张力

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基于高速膨胀的气体液化成核模型修正

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作者 曹学文 靳学堂 +2 位作者 夏鹏 杨文 孙文娟 《石油与天然气化工》 CAS 北大核心 2017年第3期36-41,60,共7页

当前基于高速膨胀的气体液化研究仍处于理论探索阶段,所用成核模型多为内部一致经典成核理论(ICCT),不过该理论应用于低温真实气体时偏差较大。针对理论推导过程的忽略因素,作如下修正:采用逸度求解化学势差,液滴曲率对表面张力影响的... 当前基于高速膨胀的气体液化研究仍处于理论探索阶段,所用成核模型多为内部一致经典成核理论(ICCT),不过该理论应用于低温真实气体时偏差较大。针对理论推导过程的忽略因素,作如下修正:采用逸度求解化学势差,液滴曲率对表面张力影响的修正优选Tolman模型,状态方程优选SRK、低温表面张力推荐LD公式。将模型修正前后的理论结果与水、烷烃的实验数据对比发现,低温时ICCT预测值偏高,最大偏差3~4个数量级;而修正后偏差可降低1~2个数量级,预测偏差降至2个数量级以内,特别对烷烃类偏差均在1个数量级以下。修正后的模型能获得较好的预测结果,可作为天然气高速膨胀液化研究的成核基准公式。 展开更多

关键词 成核率 ICCT 化学势差 表面张力 高速膨胀

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