湿天然气管道低含液率气液两相流压降特性研究

【摘要】：低含液率气液两相流广泛存在于湿天然气管道中,是气液两相流的典型现象之一。在天然气输送管道中,即便是入口为单相的天然气,随着沿程压力的变化导致反凝析现象的发生,也会有凝析液生成。这些液体的存在会导致压降的增加。准确地预测压降对管线的尺寸,管材,增压设备的选择至关重要。同时,持液率还是决定天然气运输管线清管频率,设计下游设备的一个重要参数,对分析管道腐蚀、石蜡沉积以及水合物形成都具有非常重要的意义。因此,本文主要着眼于在湿天然气输送过程中,低含液率气液两相流的压降特性研究。本文对文献中气液两相流流型和不同的气液相界面模型进行了研究。建立了以气相和液相动量方程为基础的控制方程,并对控制方程的各个计算参数,给出了相应的闭合关系式。重点讨论了对压降特性研究有较大影响的界面摩擦系数和液滴夹带现象,通过空气-水的实验数据对比了五种界面摩擦系数的闭合关系式,从敏感性分析的角度说明液滴夹带对压降和持液率的影响,并对文献中的四种液滴夹带分数的闭合关系式进行优选。本文主要对文献中的六种低含液率气液两相流模型进行了对比分析,通过四组不同来源的实验数据,结合气液相表观速度和液滴夹带给出了六种模型的适用范围,并对模型的误差进行统计分析。 【关键词】：湿气管道 低含液率 气液两相流 持液率 压降
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE832
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 研究目的和意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-15
• 1.2.1 国外研究现状8-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 本文主要研究内容15
• 1.4 研究思路15-17
• 第二章 低含液率气液两相流流型和界面模型研究17-28
• 2.1 低含液率气液两相流的流型17-18
• 2.1.1 低含液率气液两相流的流型划分17-18
• 2.1.2 流型小结18
• 2.2 湿天然气管道低含液率气液两相流界面模型18-27
• 2.2.1 FLAT模型19-20
• 2.2.2 ARS模型20-22
• 2.2.3 MARS模型22-23
• 2.2.4 双圆环模型23-25
• 2.2.5 Banafi等人提出的新的界面模型25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 低含液率气液两相流压降特性28-53
• 3.1 基本假设28
• 3.2 控制方程28-31
• 3.3 闭合关系式31-51
• 3.3.1 湿壁分数与界面周长闭合关系式31-34
• 3.3.2 气壁摩擦系数闭合关系式34
• 3.3.3 液壁摩擦系数闭合关系式34-39
• 3.3.4 气液界面摩擦系数闭合关系式39-48
• 3.3.5 液滴夹带分数闭合关系式48-51
• 3.4 小结51-53
• 第四章 模型的对比与分析53-78
• 4.1 模型的对比验证53-76
• 4.1.1 和Banafi（2014）的空气-水的实验数据进行对比54-62
• 4.1.2 和帝国理工大学的空气-水实验数据进行对比62-66
• 4.1.3 和帝国理工大学的空气-油实验数据进行对比66-73
• 4.1.4 和Fan（2005）的空气-水的实验数据进行对比73-76
• 4.2 结论76-77
• 4.3 本章小结77-78
• 第五章 结论与建议78-80
• 5.1 结论78-79
• 5.2 工作量79
• 5.3 建议79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-84
• 攻读硕士期间发表论文84-85
• 附录85-94
• 附录一：帝国理工大学的空气-水的压降实验数据和六种模型的预测值85-87
• 附录二：帝国理工大学的空气-水的持液率实验数据和六种模型的预测值87-89
• 附录三：帝国理工大学的空气-油的压降实验数据和六种模型的预测值89-90
• 附录四：帝国理工大学的空气-油的持液率实验数据和六种模型的预测值90-92
• 附录五：Fan（2005）空气-水的压降实验值和六种模型的预测值92-94

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