管流体系下水合物生成机理及其流动特性的研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhenhua212824
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水合物浆体输送技术越来越成为广泛关注的热点话题,深入发掘管流体系下水合物的生成机理及其浆体的流动特性才能真正实现水合物管输技术大规模工业化。从国内外研究现状及发展趋势来看,水合物生成条件、生成预测模型、浆体流动性、浆体的应用方面己经得到了巨大发展。研究了管流体系下水合物的微观特性、生成机理、生成条件、微观成核、宏观生长、相关方面模型以及浆体流动的固液两相流理论,建立了化学动力学、驱动力、成核、诱导时间、水合物传热传质、气体消耗速率、水合物生长动力学、含抑制剂水合物生长方面相关模型,系统的推导出管流体系水合物热力学模型、水合物水力模型。剖析了管流体系下水合物形成的原理、水合物在管道内的相平衡、生成生长特性、形成位置的预测等,对水合物浆体的基本特性、浆体的宏观微观流变性、浆体流动理论、浆体流动的数学模型等方面做了充分研究的基础上,采用CFD流体力学仿真模拟软件模拟了 HCFC-141b水合物浆体在水平圆直管和90°垂直弯管内流动的流场分布情况,为水合物管输技术、制冷剂水合物浆体的应用提供有利条件。采用CFD/FLUENT的欧拉-欧拉双流体模型进行设计工况下浆体流动的仿真模拟,考虑到浆体颗粒粒径、浓度、流速等因素的影响,首先,模拟浓度为10%~40%,流速为2~5m/s的水合物浆体水平圆直管内流场分布:其次,模拟浆体浓度为30%,流速为4~6m/s的水合物浆体90°垂直弯管内的3D流场分布。研究结果表明:浆体在水平圆直管距离入口约2m处达到充分发展过程,且同浓度的浆体固相浓度达到充分发展过程比速度达到充分发展过程慢,低浓度浆体达到充分发展比高浓度浆体达到充分发展快。浆体在90°垂直弯管内流动,流道在弯头处发生了变化,因而,浆体的压力、浓度、速度的流场分布在弯头处发生突变,弯头有二次流的形成,当浆体以大于6m/s的流速紊流流动时,在各个截面上浆体固相颗粒浓度分布均匀。本文最末提出假设水合物浆体未来的研究趋势,并给出建议。
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