天然氣水合物（Natural Gas Hydrate,俗稱“可燃冰”）,儲量大、能量密度高、燃燒清潔,未來有望主導全球能源供給[1]。隨著我國南海海域“可燃冰”連續(xù)、穩(wěn)定的試采成功,標志著我國天然氣水合物的研究工作已進入到一個嶄新的階段。同時,如何經(jīng)濟、安全有效地將破碎后的天然氣水合物漿體從海底輸送至海面也一直是困擾研究人員的重要問題。因此,本文開展天然氣水合物漿體管輸特性的研究,旨在確定管道輸送單位質(zhì)量天然氣水合物所需能耗最小值,保證管輸?shù)陌踩?并確定天然氣水合物漿體輸送經(jīng)濟性流動參數(shù)。本文采用數(shù)值計算方法對天然氣水合物漿體的管輸特性進行研究。研究內(nèi)容主要包括:天然氣水合物漿體固-液輸送段的特性研究;天然氣水合物分解輸送段的特性研究;基于響應曲面法的最優(yōu)流動參數(shù)分析。研究結(jié)果如下:（1）在天然氣水合物漿體固-液輸送段中,水平管漿體的臨界流速判別以均勻度變異系數(shù)26.52%為判別依據(jù),并對不同工況下臨界流速的進行了數(shù)值計算,擬合出臨界流速與固相顆粒體積分數(shù)、顆粒粒徑、固液密度比的關(guān)系式;水平管道的壓力損失隨著流速的增大而增大;水平管道的壓力損失隨著固相顆粒體積分數(shù)的增加而線性增長;水... 

【文章來源】：西南石油大學四川省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 工程背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多相流研究現(xiàn)狀
        1.2.2 水合物管道輸送研究現(xiàn)狀
        1.2.3 水合物分解研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
    1.5 創(chuàng)新點
第2章 天然氣水合物漿體固-液段管輸特性數(shù)值模擬
    2.1 原始工況
    2.2 控制方程
        2.2.1 連續(xù)相控制方程
        2.2.2 離散相模型理論
        2.2.3 Hertz Mindlin (no-slip)接觸模型
    2.3 數(shù)值計算前處理
        2.3.1 模型的建立
        2.3.2 網(wǎng)格劃分
        2.3.3 材料屬性
        2.3.4 定解條件
    2.4 方法驗證
    2.5 水平管道流動特性分析
        2.5.1 臨界流速
        2.5.2 初始流速對管道壓力損失的影響
        2.5.3 固相顆粒體積分數(shù)對壓力損失的影響
        2.5.4 固相顆粒粒徑對壓力損失的影響
    2.6 垂直管道阻力特性分析
        2.6.1 初始流速對壓力損失的影響
        2.6.2 固相顆粒體積分數(shù)對壓力損失的影響
        2.6.3 固相顆粒粒徑對壓力損失的影響
    2.7 本章小結(jié)
第3章 天然氣水合物的分解對管輸特性的影響研究
    3.1 天然氣水合物分解理論
    3.2 控制方程
        3.2.1 湍流方程
        3.2.2 歐拉-歐拉方程
        3.2.3 組分輸運方程
    3.3 數(shù)值計算前處理
        3.3.1 模型建立
        3.3.2 網(wǎng)格劃分
        3.3.3 定解條件
    3.4 方法驗證
    3.5 結(jié)果分析
        3.5.1 氣體的分布
        3.5.2 水合物分解對管輸?shù)挠绊?br>        3.5.3 不同工況下的流場分析
        3.5.4 管道阻力特性分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于響應曲面法的最優(yōu)流動參數(shù)分析
    4.1 響應曲面法
        4.1.1 響應曲面法簡介
        4.1.2 響應曲面法原理
    4.2 水平管段
        4.2.1 試驗方案的確定
        4.2.2 阻力損失回歸分析
        4.2.3 響應曲面優(yōu)化設計
    4.3 垂直管段
        4.3.1 試驗方案的確定
        4.3.2 阻力損失回歸分析
        4.3.3 響應曲面優(yōu)化
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄
    附錄A 接觸模型
    附錄B 阻力系數(shù)
    附錄C 軸向截面測量值
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]全球首次海洋天然氣水合物固態(tài)流化試采工程參數(shù)優(yōu)化設計[J]. 周守為,趙金洲,李清平,陳偉,周建良,魏納,郭平,孫萬通.  天然氣工業(yè). 2017(09)
[2]天然氣水合物沉積物顆粒影響實驗[J]. 劉艷軍,董孟陽,江磊磊,李文,黃志強.  儲能科學與技術(shù). 2017(04)
[3]天然氣水合物分解的動力學模型研究[J]. 艾志久,王杰.  天然氣地球科學. 2017(03)
[4]天然氣水合物降壓分解過程的數(shù)值模擬[J]. 劉建軍,邵祖亮,鄭永香.  西南石油大學學報(自然科學版). 2017(01)
[5]頁巖氣之后的能源新寵——天然氣水合物[J]. 天工.  天然氣工業(yè). 2016(05)
[6]天然氣水合物輸送管道氣液固三相流運動特性分析[J]. 吳官紀,潘振,陳保東,楊帆.  當代化工. 2015(11)
[7]深海天然氣水合物管道水力提升規(guī)律研究[J]. 曾義聰,徐海良,謝秋敏,汪西力.  海洋湖沼通報. 2015(02)
[8]管道流動體系天然氣水合物分解動力學模型研究進展[J]. 王淼,鐘小俠,江欣,王樹立,饒永超,李建敏.  天然氣化工（C1化學與化工）. 2015(02)
[9]深水淺層天然氣水合物固態(tài)流化綠色開采技術(shù)[J]. 周守為,陳偉,李清平.  中國海上油氣. 2014(05)
[10]天然氣水合物漿在管道中的流動沉積特性[J]. 王武昌,陳鵬,李玉星,劉海紅,張慶東.  天然氣工業(yè). 2014(02)

碩士論文
[1]水合物漿體螺旋管多相流動及分離研究[D]. 代茂林.西南石油大學 2017
[2]海底天然氣水合物絞吸式開采管道水力輸送規(guī)律研究[D]. 謝秋敏.中南大學 2014
[3]水合物漿體流動特性模擬研究[D]. 雷玲琳.西南石油大學 2013



本文編號：3196081