孔板內濕天然氣兩相流流動特性數(shù)值研究
發(fā)布時間：2021-03-28 03:32
濕天然氣作為一種特殊的氣液兩相流,廣泛存在于石油天然氣領域。隨著石油與天然氣行業(yè)的發(fā)展和高儲量天然氣田的開發(fā),人們對濕天然氣的測量越來越重視。當濕天然氣兩相流流過孔板時,由于少量液相的存在導致壓差值比等量的氣相單獨流過時增大,產(chǎn)生“虛高”現(xiàn)象。現(xiàn)存的流量預測虛高模型普遍存在兩方面問題,一方面對孔板內濕天然氣的流動特性依然沒有充分理解;另一方面,這些虛高模型在實際生產(chǎn)高壓工況下的適用性未得到驗證。計算流體動力學（CFD）方法可以克服實驗條件的限制,在更廣闊的的工況條件下及相對較短的時間內對濕天然氣兩相流流動做出準確預測。因此,本文運用CFD方法,在Fluent軟件中采用標準k-e模型和離散相模型對孔板內濕天然氣流動進行模擬,將模擬結果與NEL實驗數(shù)據(jù)進行驗證,發(fā)現(xiàn)模擬虛高與實驗虛高的變化趨勢相同,且修正的模擬虛高與實驗虛高間的相對誤差在-4%1.5%之間,驗證了數(shù)值模擬的可靠性。然后,根據(jù)模擬結果獲得了濕天然氣兩相流在孔板內的流場分布、壁面靜壓分布及液滴濃度分布,并發(fā)現(xiàn)虛高值隨著XLM參數(shù)的增大而增大,隨著壓力的升高而降低,隨著氣相體積流量的增...
【文章來源】：西安石油大學陜西省
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
孔板內流體的壓力和流速變化情況[41]
第二章濕天然氣在孔板內流動理論基礎19剪應力對流量測量的影響，并引入?yún)?shù)v表示相間剪應力對流量預測的影響。其虛高表達式如下：1vLMORX（2-46）式中：v為相間剪切作用的修正系數(shù)，它是滑差s和氣液密度比lg的函數(shù)。v的擬合關系式如下[39]：23451.486259.26541/44.6954/60.6150/5.12966/26.5743/vglglglglgl（2-47）引入的修正參數(shù)v與氣液密度lg比的關系曲線圖如圖2-2所示：圖2-2v與氣液密度比lg關系曲線[43]由圖2-2可知，當lg＞0.08時，lg對v的影響不大，；當lg＜0.08時，v受壓力影響較大，v隨著lg的增加而明顯變小，進而導致虛高值變大。因此，林宗虎模型的適用范圍為：lg=0.1157～0.19632，但在濕天然氣中，lg通常小于這個范圍，因此當實驗工況為中低壓工況或流型為分層流時，不適合選用該模型。（8）DeLeeuw模型1997年，DeLeeuw[44]專門針對文丘里管流量計建立了氣液兩相流的虛高模型。該模型考慮了XLM參數(shù)、壓力P及氣相弗勞德數(shù)（Frg）相對測量虛高的影響，并指出Chisholm模型中的指數(shù)1/4應該用n代替，而n是氣相弗勞德數(shù)（Frg）的函數(shù)，關系曲線圖如圖2-3所示，函數(shù)關系式為[45]：
DeLeeuw模型中指數(shù)n與氣相弗勞德數(shù)Frg關系曲線[45]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]孔板與渦街流量計組合測量氣液兩相流實驗[J]. 曾萍,張春濤,于志剛,李德倫,魯金孝. 油氣儲運. 2019(12)
[2]濕汽在孔板和文丘里管內流動壓降特性分析[J]. 朱小麗,袁德文. 科技創(chuàng)新導報. 2015(22)
[3]孔板流量計測量原理及流量計算存在問題分析[J]. 馮建生. 煤礦安全. 2014(10)
[4]孔板流量計計量精度數(shù)值模擬研究[J]. 張兵強,高有兵,蒲鶴. 天然氣與石油. 2014(04)
[5]基于差壓式孔板流量計的縮徑管段流場數(shù)值研究[J]. 林棋,婁晨. 壓力容器. 2014(02)
[6]淺談差壓式流量計的工作原理及選型[J]. 許德福,王濤. 廣東化工. 2013(09)
[7]國際標準文件 孔板流量計-案例研究（英文）[J]. Richard Steven,Josh Kinney. 石油與天然氣化工. 2011(06)
[8]槽式孔板低壓濕氣計量修正模型[J]. 華陳權,王昌明,耿艷峰,王曉智. 南京理工大學學報(自然科學版). 2010(01)
[9]基于神經(jīng)網(wǎng)絡的槽式孔板濕氣計量修正模型[J]. 華陳權,王昌明,耿艷峰,王曉智. 中國石油大學學報(自然科學版). 2009(06)
[10]標準孔板流量計內部流場的CFD數(shù)值模擬[J]. 陳家慶,王波,吳波,初慶東. 實驗流體力學. 2008(02)
博士論文
[1]基于槽式孔板與旋進漩渦流量計的濕氣計量技術研究[D]. 華陳權.南京理工大學 2010
碩士論文
[1]低含液氣液兩相流在文丘里管內的流動特性研究[D]. 袁穎.西安石油大學 2018
[2]濕氣流量測量虛高特性實驗研究[D]. 譚晉飛.天津大學 2014
本文編號：3104798
【文章來源】：西安石油大學陜西省
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
孔板內流體的壓力和流速變化情況[41]
第二章濕天然氣在孔板內流動理論基礎19剪應力對流量測量的影響，并引入?yún)?shù)v表示相間剪應力對流量預測的影響。其虛高表達式如下：1vLMORX（2-46）式中：v為相間剪切作用的修正系數(shù)，它是滑差s和氣液密度比lg的函數(shù)。v的擬合關系式如下[39]：23451.486259.26541/44.6954/60.6150/5.12966/26.5743/vglglglglgl（2-47）引入的修正參數(shù)v與氣液密度lg比的關系曲線圖如圖2-2所示：圖2-2v與氣液密度比lg關系曲線[43]由圖2-2可知，當lg＞0.08時，lg對v的影響不大，；當lg＜0.08時，v受壓力影響較大，v隨著lg的增加而明顯變小，進而導致虛高值變大。因此，林宗虎模型的適用范圍為：lg=0.1157～0.19632，但在濕天然氣中，lg通常小于這個范圍，因此當實驗工況為中低壓工況或流型為分層流時，不適合選用該模型。（8）DeLeeuw模型1997年，DeLeeuw[44]專門針對文丘里管流量計建立了氣液兩相流的虛高模型。該模型考慮了XLM參數(shù)、壓力P及氣相弗勞德數(shù)（Frg）相對測量虛高的影響，并指出Chisholm模型中的指數(shù)1/4應該用n代替，而n是氣相弗勞德數(shù)（Frg）的函數(shù)，關系曲線圖如圖2-3所示，函數(shù)關系式為[45]：
DeLeeuw模型中指數(shù)n與氣相弗勞德數(shù)Frg關系曲線[45]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]孔板與渦街流量計組合測量氣液兩相流實驗[J]. 曾萍,張春濤,于志剛,李德倫,魯金孝. 油氣儲運. 2019(12)
[2]濕汽在孔板和文丘里管內流動壓降特性分析[J]. 朱小麗,袁德文. 科技創(chuàng)新導報. 2015(22)
[3]孔板流量計測量原理及流量計算存在問題分析[J]. 馮建生. 煤礦安全. 2014(10)
[4]孔板流量計計量精度數(shù)值模擬研究[J]. 張兵強,高有兵,蒲鶴. 天然氣與石油. 2014(04)
[5]基于差壓式孔板流量計的縮徑管段流場數(shù)值研究[J]. 林棋,婁晨. 壓力容器. 2014(02)
[6]淺談差壓式流量計的工作原理及選型[J]. 許德福,王濤. 廣東化工. 2013(09)
[7]國際標準文件 孔板流量計-案例研究（英文）[J]. Richard Steven,Josh Kinney. 石油與天然氣化工. 2011(06)
[8]槽式孔板低壓濕氣計量修正模型[J]. 華陳權,王昌明,耿艷峰,王曉智. 南京理工大學學報(自然科學版). 2010(01)
[9]基于神經(jīng)網(wǎng)絡的槽式孔板濕氣計量修正模型[J]. 華陳權,王昌明,耿艷峰,王曉智. 中國石油大學學報(自然科學版). 2009(06)
[10]標準孔板流量計內部流場的CFD數(shù)值模擬[J]. 陳家慶,王波,吳波,初慶東. 實驗流體力學. 2008(02)
博士論文
[1]基于槽式孔板與旋進漩渦流量計的濕氣計量技術研究[D]. 華陳權.南京理工大學 2010
碩士論文
[1]低含液氣液兩相流在文丘里管內的流動特性研究[D]. 袁穎.西安石油大學 2018
[2]濕氣流量測量虛高特性實驗研究[D]. 譚晉飛.天津大學 2014
本文編號：3104798
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