【摘要】：段塞流是液塞和長(zhǎng)氣泡在空間和時(shí)間上的交替流動(dòng),是油氣混輸中經(jīng)常遇到的流型,段塞流的不穩(wěn)定流動(dòng)給油氣田的安全生產(chǎn)帶來(lái)諸多問(wèn)題,如:管道強(qiáng)烈震動(dòng)、分離器溢流和管道腐蝕加速等。為保證管線和下游油氣處理設(shè)備的最優(yōu)設(shè)計(jì)和安全操作,對(duì)段塞流流動(dòng)特性進(jìn)行準(zhǔn)確的分析十分重要。本文以空氣和水為介質(zhì),依托西安石油大學(xué)多相流試驗(yàn)室的設(shè)備及相關(guān)儀器,完成試驗(yàn)臺(tái)搭建。在內(nèi)徑為25mm,四種不同曲率半徑的垂直彎管中進(jìn)行兩相流的試驗(yàn)研究,對(duì)完善垂直彎管中的段塞流及實(shí)際應(yīng)用具有十分重要的意義。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:系統(tǒng)地研究了垂直彎管內(nèi)氣液兩相段塞流壓力和壓差的波動(dòng)特性,結(jié)果表明,在同一曲率半徑垂直彎管中,段塞流壓力和壓差均呈現(xiàn)出類周期性的波動(dòng)。壓力的概率密度分布主要呈現(xiàn)出單峰,雙峰,多峰的多樣性分布,而壓差信號(hào)的概率密度分布僅呈單峰分布;壓力和壓差的概率密度分散性都是隨著折算氣速和折算液速的增大而增大。壓力的功率譜密度有主要頻率波動(dòng)范圍變化不大,而幅值較大的特點(diǎn);壓差功率譜密度函數(shù)則呈現(xiàn)出頻率波動(dòng)范圍變化較大,但是幅值變化不是很明顯的特點(diǎn)。采用相關(guān)測(cè)速法分析垂直彎管中段塞流的特征參數(shù):液塞速度、液塞長(zhǎng)度、液塞頻率。液塞速度分布符合高斯分布,且折算氣速對(duì)液塞速度影響較大;液塞長(zhǎng)度分布符合對(duì)數(shù)分布,且受折算氣速的影響較大;液塞頻率分布符合高斯分布,折算液速是影響液塞頻率的主要因素;隨著垂直彎管曲率半徑的減小,液塞速度、液塞長(zhǎng)度、液塞頻率均減小。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE832
【圖文】：

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 試驗(yàn)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理本章詳細(xì)描述了垂直彎管氣液兩相段塞流特性試驗(yàn)研究所采用的試驗(yàn)系統(tǒng)、、測(cè)量裝置、試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法和試驗(yàn)介質(zhì)物性等。2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)及主要設(shè)備試驗(yàn)在西安石油大學(xué)油氣水三相流動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。試驗(yàn)系統(tǒng)由氣路計(jì)量系統(tǒng)、水路計(jì)量系統(tǒng)、氣液混合器、試驗(yàn)管段和分離器組成。其中氣路計(jì)量系統(tǒng)包括：螺桿壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐(1.5m3)、氣體干燥機(jī)、氣體渦輪流量計(jì)和氣路流量調(diào)節(jié)閥。水路計(jì)量系統(tǒng)包括：1.5m3水箱、多級(jí)離心泵、液體質(zhì)量流量計(jì)、液體渦輪流量計(jì)和水路流量調(diào)節(jié)閥。詳細(xì)流程如圖 2-1 所示。

施方案為變頻調(diào)速，即由儲(chǔ)氣罐的壓力波動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。照此方法進(jìn)行改造之后，氣體入口流量基本可以維持一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。試驗(yàn)管段由內(nèi)徑為 25mm 的水平直管，四根垂直彎管和垂直上升管組成。為了方便觀察段塞流現(xiàn)象，試驗(yàn)管道均采用透明的有機(jī)玻璃管。水平管部分為保證嚴(yán)格水平，固定在試驗(yàn)臺(tái)上，垂直彎管可以根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)度更換。根據(jù)油田實(shí)際運(yùn)用中彎管的曲率半徑范圍，確定彎管曲率半徑，彎管試驗(yàn)段的具體尺寸如表 2-1 所示：表 2-1 試驗(yàn)彎管段尺寸表管道內(nèi)(外)徑(mm) 25(35) 25(35) 25(35) 25(35)曲率半徑(mm) 318.47 381.97 446.63 509.29弧長(zhǎng)(mm) 500 600 700 800圓心角(o) 90 90 90 90

圖 2-3 試驗(yàn)段傳感器布置示意圖試驗(yàn)系統(tǒng)中，為了避免混合器內(nèi)部形成液塞或者混合死區(qū)而造成的測(cè)量誤靜態(tài)混合器，并且為了保證使氣相和液相強(qiáng)制分層，氣相和液相分別從混下層進(jìn)入，充分混合均勻后，形成氣液兩相流流出。 2-4 中介紹了試驗(yàn)所需要的相關(guān)裝置。其中圖 2-4(a)是試驗(yàn)中采用的多級(jí)離表明泵的揚(yáng)程和流量；圖 2-4(b)為螺桿式壓縮機(jī)的特性，表明工作壓力和4(c)為渦輪流量計(jì)，計(jì)量管路中的氣液流量；圖 2-4(d)為差壓變送器，測(cè)量管圖 2-4(e)為儲(chǔ)氣罐，用于保證試驗(yàn)供氣的穩(wěn)定；圖 2-4(f)為試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集板需要的溫度、壓力、壓差和流量等數(shù)據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號(hào)：2801044