化工进展 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (4): 1348-1356.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2019-1227
收稿日期:2019-07-30
出版日期:2020-04-05
发布日期:2020-04-28
通讯作者:
周诗岽
作者简介:何骋远(1995—),男,硕士研究生,研究方向为管道输送与气体水合物利用技术等。
基金资助:
Chengyuan HE,Shidong ZHOU(
),Tiancheng QIN,Wenwen ZHANG,Xiaofang LÜ,Shuli WANG,Haoyang JI
Received:2019-07-30
Online:2020-04-05
Published:2020-04-28
Contact:
Shidong ZHOU
摘要:
为明确二氧化碳水合物在间歇流条件下诱导时间的变化规律,本文在高压水合物循环实验环路上进行了气团流及段塞流体系下的二氧化碳水合物生成实验,结果表明:气团流范围内诱导时间随流量增大而减小,而段塞流范围内诱导时间随流量增大而增大。分析产生该现象的原因为,气团流时,制约水合物成核的主要因素是气液接触面积,而在段塞流时,制约水合物成核的主要因素已变为温降速率下降导致的成核驱动力下降。同时,结合间歇流参数模型与气体水合物诱导时间模型,建立了流型对诱导时间影响的预测模型,模型计算值与实验值具有较好的吻合性,相对误差均在10%以内。
中图分类号:
何骋远,周诗岽,秦天成,张文文,吕晓方,王树立,姬浩洋. 间歇流条件下二氧化碳水合物生成诱导特性[J]. 化工进展, 2020, 39(4): 1348-1356.
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图1 高压可视实验环路示意图1—气瓶;2—气体增压泵;3—缓冲罐;4—质量流量计;5—储液罐;6—涡轮流量计;7—液体增压泵;8—质量流量计;9、10—观测口;11—循环泵;12—反应釜;V1、V5—压力调节阀;V2~V4、V7、V9、V14~V16—针型阀;V6、V8、V10—止回阀;V11~V13、V18—高压球阀;V15—安全阀;PR1-5—压力传感器;TR1~TR5—温度传感器;PDR1、PDR2—压差变送器
| 工况 | 压力/MPa | 温度/℃ | 气液体积比 | 流量/L?min-1 | 流型 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 1.68 | 气团流 |
| 2 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 3.36 | 气团流 |
| 3 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 8.40 | 气团流 |
| 4 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 13.44 | 段塞流 |
| 5 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 16.80 | 段塞流 |
| 6 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 26.88 | 段塞流 |
表1 各工况实验参数
| 工况 | 压力/MPa | 温度/℃ | 气液体积比 | 流量/L?min-1 | 流型 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 1.68 | 气团流 |
| 2 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 3.36 | 气团流 |
| 3 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 8.40 | 气团流 |
| 4 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 13.44 | 段塞流 |
| 5 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 16.80 | 段塞流 |
| 6 | 3 | 0.5 | 7∶33 | 26.88 | 段塞流 |
| 工况 | A/×1035m-3·s-1 | G/m-2·s-1 | J/m-3·s-1 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.00832 | 340 | 8.3081 | 22.1351 | 2411.916 |
| 2 | 0.00799 | 353 | 8.0842 | 21.0259 | 2853.709 |
| 3 | 0.00664 | 423 | 7.1462 | 16.7883 | 3734.732 |
| 4 | 0.00426 | 653 | 5.2879 | 9.9271 | 13277.710 |
| 5 | 0.00440 | 635 | 5.4180 | 10.3682 | 6783.020 |
| 6 | 0.00753 | 372 | 7.7604 | 19.4411 | 6380.770 |
表2 各工况诱导时间模型参数
| 工况 | A/×1035m-3·s-1 | G/m-2·s-1 | J/m-3·s-1 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.00832 | 340 | 8.3081 | 22.1351 | 2411.916 |
| 2 | 0.00799 | 353 | 8.0842 | 21.0259 | 2853.709 |
| 3 | 0.00664 | 423 | 7.1462 | 16.7883 | 3734.732 |
| 4 | 0.00426 | 653 | 5.2879 | 9.9271 | 13277.710 |
| 5 | 0.00440 | 635 | 5.4180 | 10.3682 | 6783.020 |
| 6 | 0.00753 | 372 | 7.7604 | 19.4411 | 6380.770 |
| 流量/L·min-1 | 诱导时间实验值/s | 诱导时间计算值/s | 相对误差/% | 平均相对误差/% |
|---|---|---|---|---|
| 1.68 | 1803 | 1856.6 | 2.89 | 4.99 |
| 3.36 | 1647 | 1679.6 | 1.94 | |
| 8.4 | 1530 | 1571.6 | 2.65 | |
| 13.44 | 903 | 963.2 | 6.25 | |
| 16.8 | 1167 | 1260.7 | 7.43 | |
| 26.88 | 1407 | 1293.2 | 8.80 |
表3 模型误差分析
| 流量/L·min-1 | 诱导时间实验值/s | 诱导时间计算值/s | 相对误差/% | 平均相对误差/% |
|---|---|---|---|---|
| 1.68 | 1803 | 1856.6 | 2.89 | 4.99 |
| 3.36 | 1647 | 1679.6 | 1.94 | |
| 8.4 | 1530 | 1571.6 | 2.65 | |
| 13.44 | 903 | 963.2 | 6.25 | |
| 16.8 | 1167 | 1260.7 | 7.43 | |
| 26.88 | 1407 | 1293.2 | 8.80 |
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