积水在成品油管道中的运动状态

为解决国内成品油管道因积水产生的内腐蚀问题,建立了室内实验环道,通过高速摄像等方法,对低洼-爬坡成品油管段内积水的运动状态进行研究,分析了积水量、油品流速对积水运动状态的影响。结果表明:积水在成品油管道中的运动状态不同于传统的油水两相流,在不同管段呈现不同的流型。由于成品油与积水的密度差较大,在上倾管段中,受成品油携带作用与重力作用的影响,积水在管道底部达到动态平衡,因此难以排出管道。积水在成品油管道中的运动状态研究成果,可为进一步研究积水的排除方法,减少管道的内腐蚀提供实验依据。     

水平圆管油水两相界面性质实验

利用柴油与水的颜色差异引起的两相界面处的颜色跃变实现对水相高度的测定,并将水相高度的实验值与假设油水界面为平面时的计算结果进行比较,二者存在一定偏差。因此,基于圆弧形界面形状假设,分析了不同油水体积比混合情况下油水界面的凹凸性,油水界面随水相体积分数变化存在一个凹凸转变点,其对应的水相体积分数约为0.5。给出了油水界面曲率半径计算的几何模型,利用数值求解的方法得到了不同持水率下的油水界面曲率值,预测了实验条件下油水两相界面接触角对应的临界水相体积分数。     

基于图像处理的油水两相流含水率计算

研究了一种基于数字图像处理的油水两相流水相体积的计算方法。为提高图像质量,采用图像处理软件对图像进行降噪和增强预处理。运用图像处理技术中的边缘检测和图像填充计算得到了管道沿线的水层厚度分布,并利用最小二乘法拟合厚度分布曲线。建立计算圆管两相流水相体积的几何模型,通过数值积分的方法求得含水率。分析表明:透明管路油水两相流含水率的图像测量误差主要来自实验环境、图像处理、模型假设3个方面。实验结果表明:计算值和真实值比较,相对误差小于10%,具有较高的准确度,可应用于油水两相流水相体积的计算。     

水平管油水两相流研究进展

总结了国内外水平管内油水两相流流型的研究现状和发展方向。将流型分为分层流和分散流两大类,并进一步细分为:光滑分层流、波浪分层流、带有液滴层的波浪分层流、油滴分散层-水层流、水滴分散层-油层流、油包水状分散流、水包油状分散流。分析了影响流型的主要因素,管壁材质、入口形状、油品物性都会对流型和管输压降等产生较大影响。通过界面稳定性分析确定了流型从分层流向半分散流的转换条件,通过对比液滴最大尺寸和液滴临界尺寸确定了流型向完全分散流过渡的条件。介绍了在双极坐标下推导的层流分层管流理论解和常用的分层流数学模型,包括双层流体模型及改进的三层流体模型和四层流体模型。