濕氣輸送是天然氣開發(fā)中的常用工藝,在輸送的天然氣中常伴有水和凝析液。當輸氣管道中的氣體流速過低,無法攜帶管道中的液體時,起伏管道中就會生成積液。管道中的積液會給輸氣管道帶來許多不利的影響。因此,研究濕氣管道積液規(guī)律與臨界攜液流速對于管道的穩(wěn)定運行有著重要的意義。本文以計算流體力學和低持液率氣液兩相流理論為基礎,通過數(shù)值模擬方法對地形起伏濕氣管道積液特性進行研究與分析。模擬并觀察了積液的流動狀況、平鋪長度以及臨界狀態(tài)下管道內的速度場分布。結果表明,積液會隨著管道內氣體入口流速的增大而逐漸離開管道下傾段并平鋪于上傾段,積液段的氣體局部流速會增大。根據(jù)對模擬結果進行分析可知,積液量對地形起伏濕氣管道中的臨界攜液流速、臨界持液率以及臨界單位壓降均不存在影響;隨著管道傾角、管道內徑、液體密度的增大以及氣體密度的減小,臨界攜液流速和臨界單位壓降會增大,臨界持液率會減小,三個因素對臨界狀態(tài)下管道運行參數(shù)的影響大小依次為管道傾角、流體物性以及管道內徑。通過將蘇里格氣田實際運行參數(shù)與模擬結果對比,查明了由于輸送過程中氣體流速無法達到臨界攜液流速,導致蘇里格氣田的一些管道中生成了積液并無法通過氣體攜帶排出... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

地形起伏濕氣管道積液及天然氣攜液研究技術路線

重力分力增大，不利于積液的排出。（9）管壁粗糙度。管壁粗糙度會影響氣壁、液壁間的切應力大小，管壁粗糙度的增大會使積液變得困難，使液體更容易累積。2.1.3持液率的影響因素濕天然氣管道中影響持液率的因素有很多，通常有以下三類：（1）流體物性（流體的密度、黏度等）；（2）管道的幾何條件（管道內徑、管道傾角等）；（3）實際操作條件（氣液相流量，壓力、溫度等）；下面章節(jié)將對氣體入口流速、管道內徑、積液量和流體物性對持液率的影響進行研究分析，通過數(shù)值模擬的方法來實現(xiàn)。2.2濕氣管道積液的流動性質圖2-1為一種特殊的兩相流動——ZNLF（zeronetliquidflow），對這種流動的研究是本文的重點。當管道中的氣體流速逐漸增大，管道下傾段中的積液量以及積液平鋪長度逐漸降低，這部分液體會流向上傾段，直到下傾段中不存在液體，管道底部的積液完全平鋪于上傾段。圖2-1積液在V型管道上傾管段中的平鋪過程

傾段的液層長度不斷減小，厚度變薄，上傾管段液層平鋪長度增加，直至管道底部積液完全被氣體帶離下傾段并平鋪于上傾段。當積液完全以懸掛液層的形式離開下傾段并完全平鋪于上傾管段時，此時只需增加很小的氣體入口流速，積液將以液層的形式從上傾段排出，我們將液層懸掛在上傾段時的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)，并將此時的氣體入口流速定義為臨界攜液流速，同時這種狀態(tài)下的所有條件稱為臨界條件。臨界攜液流速和臨界狀態(tài)的水力參數(shù)的測量以及影響臨界狀態(tài)的因素是本文的研究重點。積液的受力分析是研究積液生成以及排出的重要部分，圖2-2為地形起伏濕氣管道中達到臨界狀態(tài)時液體的切向應力示意圖，接下來將對這種狀態(tài)下的液層進行簡單的受力分析。圖2-2濕氣管道上傾段液層的切向應力示意圖從圖2-2中可以看到，當氣體流過液層時，靠近液層部分的氣體會攜帶氣液界面處的液體向氣體流動方向移動；而液體由于受到沿管軸方向的重力分力有向氣體流動方向相反的運動趨勢，尤其是緊貼管壁處的液體；在這兩個主要作用力的影響下，液層無法被氣體直接攜帶流出，而是逐漸平鋪于上傾段，長度變大且厚度減校在這樣的情況下，液體的體積流量始終為零，通過進一步增大氣體流速，積液最終在氣體的攜帶下流出上傾段。通過上述分析可知，當管道中積液量較小且氣體流速較低時，管道中的流型為光滑分層流和波浪分層流，但與常規(guī)情況下的兩相流不同的是，在流動過程中液體的體積流量始終為零。2.3濕氣管道積液驅離動量方程在氣體的攜帶作用下，積液由管道底部完全平鋪于上傾段的臨界狀態(tài)研究是較為復雜的。氣液界面與管道壁面共同組成了液體流動邊界，氣體的流動使得氣液界面產(chǎn)生切

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3508858