混樣器樣液特性與基本作業(yè)參數(shù)確定

混樣器樣液特性

需混合樣液的基本特性:樣品量15L，密度820－860kg/m3，水分0.025%-0.15%，20攝氏度時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度為5-10mm2/s，常壓蒸餾初餾點(diǎn):40-48攝氏度?；旌虾蟮臉悠窇?yīng)當(dāng)滿足GB/T4756－1998對(duì)于樣品品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，均化后水滴在1～50μm，要求所測(cè)定的密度水分與其平均值的差值在表1所給的范圍之內(nèi)。

混樣器基本作業(yè)參數(shù)

混合時(shí)間直接影響樣品的混合效果，根據(jù)GB/T4756－1998要求循環(huán)流速至少應(yīng)足以使內(nèi)含物每分鐘循環(huán)一次，典型的循環(huán)時(shí)間為15min，樣品量15L，因此該混合裝置的平均流量Q=0.25L/s?？梢源_定混合動(dòng)力源為Y801-4-B3的三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，額定功率0.55KW，額定轉(zhuǎn)速1600r/min，CB=B10型齒輪泵額定流量10ml/r，額定壓力2.5MPa。

靜動(dòng)聯(lián)合混樣器是將靜態(tài)混樣器的混合作用與葉輪式攪拌器的混合作用相結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)液體的充分分割與匯聚。作業(yè)時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪泵從原油混合容器中吸油，在齒輪泵出油口處，通過三通管接頭原油分別流向溢流閥和SK型靜態(tài)混樣器，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過額定值時(shí)，溢流閥開啟，使原油直接流回容器，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性，同時(shí)，另一路油流經(jīng)SK型靜態(tài)混合器，經(jīng)一次混合后進(jìn)入噴油旋轉(zhuǎn)攪拌器主腔體內(nèi)，油液從葉片末端噴口不斷噴出，其方向與旋轉(zhuǎn)圓周相切，攪拌葉片在射流作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)油液的二次混合?；旌虾蟮脑停ㄟ^接在管路中的取樣閥，可隨時(shí)方便的對(duì)混合液體進(jìn)行取樣，為解決管路中溫度過高問題，在多螺旋葉片混合器外側(cè)增設(shè)一冷卻罩體，冷卻液可以通過注水口不斷流進(jìn)，通過出水口流出，以此消除混合升溫對(duì)原油混合液的影響。

靜動(dòng)聯(lián)合混樣機(jī)主要由動(dòng)力裝置，混合裝置，附屬部件三部分組成，其中動(dòng)力裝置由三相異步電動(dòng)機(jī)，聯(lián)軸器，齒輪泵組成;混合裝置由一次混合裝置SK型靜態(tài)混合器、二次混合裝置射流式攪拌葉輪兩部分組成;附屬部件包括溢流閥、冷卻罩體，取樣閥，樣品容器、連接管路等部分 。

混樣器元件扭轉(zhuǎn)角度與相鄰元件螺旋方向的確定

SK型靜態(tài)混樣器相鄰元件的螺旋方向?qū)旌掀鹬匾饔茫噜徳捎孟喾绰菪较虻慕Y(jié)構(gòu)時(shí)，不僅可以分割流體、增加流體界面面積，而且能夠使流體在流動(dòng)中產(chǎn)生周期性的流向變化，即實(shí)現(xiàn)無序混合，從而避免無混死區(qū)的存在。該SK型一次混合裝置混合元件扭轉(zhuǎn)角定為120°，相鄰元件采用反向螺旋。

混樣器混合元件個(gè)數(shù)的確定

物料每經(jīng)過一個(gè)混合元件就被分割成兩層，當(dāng)經(jīng)過n個(gè)元件時(shí)其分割層數(shù)如式1所示:

S=2^n(1)

式中:S—總層數(shù);n—物料通過的元件個(gè)數(shù)

應(yīng)用Flowsimulation分析元件個(gè)數(shù)增加對(duì)混合器中流場(chǎng)軸向速度脈動(dòng)的影響。從結(jié)果可以看出，隨混合元件個(gè)數(shù)的增加流場(chǎng)速度脈動(dòng)明顯增加，當(dāng)個(gè)數(shù)增至8個(gè)時(shí)基本保持穩(wěn)定。考慮到一次混合后的流場(chǎng)速度脈動(dòng)與殘余壓力對(duì)該靜動(dòng)聯(lián)合混樣器的二次混合有較大影響，確定SK型一次靜態(tài)混合裝置的元件數(shù)為10個(gè)。

混樣器長徑比的確定

應(yīng)用Flowsimulation得出不同長徑比條件下對(duì)應(yīng)的壓降情況?？梢钥闯鲭S長徑比λ值的增大，SK型靜態(tài)混樣器壓力降顯著減少?；旌显拈L徑比λ對(duì)總壓降值影響顯著，由于該混合器二次混合裝置的存在，應(yīng)盡量減少一次混樣后的壓力損失，而長徑比過大將使元件軸向體積過大，綜合考慮混樣器的空間布置，此處定λ=2.5，根據(jù)壓降模型可得其總壓降值P為957Pa。

容器結(jié)構(gòu)形式的確定二次混合裝置葉片的驅(qū)動(dòng)力來自末端液體的噴射作用，當(dāng)產(chǎn)生同樣的推動(dòng)力時(shí)，增加葉片長度可以有效提高驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，設(shè)長徑比L/D=0.8。樣品體積Vg=15L，裝料系數(shù)η=0.8，從而確定容器直徑D=0.03m，L=0.024m。在容器內(nèi)壁圓周方向均布四處30mm寬的擋板，應(yīng)用FlowSimulation對(duì)容器內(nèi)壁有擋板和無擋板兩種情況進(jìn)行模擬，從速度矢量圖可以看出其擾動(dòng)明顯高，在擋板處形成局部的渦旋，有研究表明促使樣液混合的主要原因在于流場(chǎng)內(nèi)部渦旋的存在。因此增設(shè)擋板可有效改善混合效果。

混樣器水套及溢流壓力的確定

根據(jù)靜動(dòng)聯(lián)合混樣器的工作原理，其主要熱量來源于SK型靜態(tài)混合器的剪切與摩擦作用，因此在其外側(cè)增加水套，作業(yè)時(shí)，進(jìn)水口與水管相連，水套充滿水后從出水口流出，從而保證熱量及時(shí)被帶走。二次混合器的入口壓力為1.1MPa，λ=2.5時(shí)總壓降為957Pa，因此可確定最大壓力值為1.100957MPa，可設(shè)定最高壓力的1.2倍1.32MPa做為溢流閥溢流壓力。

以水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為對(duì)象，分別對(duì)靜動(dòng)聯(lián)合混樣器及SK型靜態(tài)混樣器進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，其中A表示聯(lián)合混樣器，B表示SK型靜態(tài)混樣器從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，經(jīng)過15分鐘兩種混樣器均可達(dá)到預(yù)期混合目的，從混合度M的變化趨勢(shì)上看，聯(lián)合混樣器混合度增長速度明顯高于SK型靜態(tài)混樣器，并且在第13分鐘混合度M值開始保持穩(wěn)定。試驗(yàn)結(jié)果表明二次混合裝置能夠有效提高樣液混合效率 。

1、燃燒器可分為：預(yù)混燒嘴，內(nèi)混燒嘴和部分預(yù)混燒嘴

2、預(yù)混系統(tǒng)的作用：在燒嘴和點(diǎn)火點(diǎn)之前完成一次空氣和氣體燃料的混合。

也就是說，空氣和燃?xì)庠谶M(jìn)入燒嘴之前已經(jīng)混合成為可燃?xì)怏w。

3、預(yù)混合氣的流量應(yīng)考慮以下因素：

a.可燃性氣體與空氣混合物的著火極限

b.火焰?zhèn)鞑ニ俣?

c.混合壓力

d.調(diào)節(jié)比

4、保證完全預(yù)混式燃燒的條件：

燃?xì)夂涂諝庠谥鹎邦A(yù)先按照化學(xué)當(dāng)量比混合均勻設(shè)置專門的火道，使燃燒區(qū)內(nèi)保持穩(wěn)定的高溫在以上條件下，燃?xì)?空氣混合物到達(dá)燃燒區(qū)后能在瞬間燃燒完畢?；鹧婧芏?，甚至看不到，所以又稱為無焰燃燒。

5、預(yù)混系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

形成短火焰，火焰溫度高，延展性好，使用集中的預(yù)混合系統(tǒng)可簡化燃燒系統(tǒng)的管路。

6、預(yù)混系統(tǒng)的缺點(diǎn)：

存在回火的可能性，調(diào)節(jié)比有限，空氣/燃料比受限，難于應(yīng)用在燃油燒嘴上。2100433B

瓊斯分樣器是隨 CSR一10AV鉆機(jī)一起從加拿大Dill Systems公司引進(jìn)的、進(jìn)行取樣鉆探的干燥巖樣縮分裝置。該裝置的國產(chǎn)化設(shè)計(jì)，屬于地礦部 “八五” 科技攻關(guān)項(xiàng)目“中心取樣(心)地質(zhì)鉆探及無巖心鉆探技術(shù)和設(shè)備的研 究”中的內(nèi)容，這個(gè)項(xiàng)目于1996年1月通過部級(jí)鑒定，專家評(píng)定達(dá)到國際先進(jìn)水平。

分樣器工作原理

CSR鉆進(jìn)時(shí)，由于是全斷面破碎，加之孔徑一般又較大，故上返至地表的樣品過多，如全部采取，則為樣品 的收集、處理、保管等帶來一系列問題，故通常都需要在鉆探現(xiàn)場(chǎng)把樣品進(jìn)行無分選縮分，從而既保證地質(zhì)樣品 的可靠性，又大大減輕對(duì)樣品的收集、處理、保管等各項(xiàng)工作的壓力。瓊斯分樣器的作用，就是將由鉆孔上返到地表的巖樣按一定的比例無分選縮分為幾個(gè)部分，為地質(zhì)化驗(yàn)分析提供一定量的巖樣。常用的縮分比例為1/8、1/8和6/8。其工作原理和結(jié)構(gòu)如圖2所示，在一個(gè)框架上，設(shè)置三層分樣槽(1、3和5)，每層分樣槽的上面均設(shè)有開口，以承接由上面倒入和流下的巖樣。每層分樣槽中，相鄰的分樣槽的外側(cè)面均設(shè)有開口，且方向相反。工作時(shí)，由最上面倒入的巖樣進(jìn)入分樣槽 (1)，其中流出的巖樣一半進(jìn)入接樣盒(2)，另一半則進(jìn)入分樣槽(3)，其巖樣又被分為兩個(gè)1/2部分，分別進(jìn)入接樣盒(4)和分樣槽(5)，(5)中的巖樣又分為兩個(gè)1/2部分，分別進(jìn)入接樣盒(6)和(7)。則最后巖樣被分為整個(gè)巖樣的1/2、1/4、1/8和1/8四個(gè)部分，其中兩個(gè)1/8部分送交地質(zhì)化驗(yàn)，6/8 (1/2 1/4) 部分入庫保存。

分樣器改進(jìn)措施

引進(jìn)的原瓊斯分樣器的原理是正確的，但從其結(jié)構(gòu)上加以分析，卻存在分樣槽布置的不合理問題。原分樣器為三層分樣槽等數(shù)量上下對(duì)中布置的結(jié)構(gòu)，每層分樣槽均為18個(gè)，上下分樣槽的中心線均在同一鉛垂線上。工作時(shí)，由上面倒入的巖樣被第一層分樣槽分流后，是可以形成兩個(gè)1/2部分的，但由于上下槽對(duì)中布置，且流下的巖樣流束和斷面沿槽寬方向的分布如圖3所示，為中間多、兩側(cè)少，所以，由分樣槽(l)中相間的分樣槽流下的巖樣的大部分，將進(jìn)入分樣槽(3)中與之相對(duì)中的各相間分桿酒中，而進(jìn)入分樣槽(3)中另外的各相間分樣槽中的巖樣為一少部分，相鄰分樣槽為反向布置，則巖樣多的部分共同流向一方，巖樣少的部分共同流向另一方，因此，由分樣槽（3）分流的巖樣兩部分比例便不會(huì)相等，且誤差較大。同樣，分樣槽(5)分流出的巖樣兩部分比例也不會(huì)相等。

綜上所述，原瓊斯分樣器所縮分樣品的比例除能形成最初的1/2部分外，其余的1/4、1/8和1/8部分則無法形成，并且所造成的誤差將隨著分樣槽層數(shù)的遞增而加大，亦即最后縮分的供地質(zhì)化驗(yàn)分析使用的兩個(gè)1/8部分比例偏差將最大。經(jīng)過上述分析并通過實(shí)際了解，證實(shí)了在使用中確實(shí)如此。如果盲目模仿原設(shè)計(jì)，進(jìn)而使用該裝置，必將給地質(zhì)化驗(yàn)分析提供不合比例要求的巖樣。

在保證其工作原理不變的情況下，第一層分樣槽仍設(shè)置偶數(shù)個(gè)，以便于對(duì)半分流所倒入的巖樣，下層分樣槽改變了與上層相對(duì)中的布置形式，采取了中心偏移分樣槽寬1/2距離的布置結(jié)構(gòu)，即第二層分樣槽中每個(gè)槽的槽壁與第一層分樣槽的中心在一個(gè)鉛垂線上，第三層分樣槽的槽壁與第二層分樣槽的中心在一個(gè)鉛垂線上，這樣，由上一層各相間分樣槽流下的巖樣，正好落在下一層各相鄰分樣槽的中間位置，使巖樣一分為二，流向不同的方向，這樣才能保證所要求的各個(gè)比例。為使第二、三層左右兩端部的分樣槽也能如此分流，減少比例誤差，在分樣的數(shù)量上，還必須改變?cè)謽悠魅龑臃謽硬鄣葦?shù)量的結(jié)構(gòu)，應(yīng)使其依次遞增，即第一層為18個(gè)，第二層則應(yīng)為 19個(gè)，第三層應(yīng)為20個(gè)，只有這樣，才能最大限度地在結(jié)構(gòu)上保證實(shí)現(xiàn)1/2、1/4、1/8和1/8的巖樣縮分比例。 2100433B