نوع فایل: word
قابل ویرایش 68 صفحه
مقدمه:
معمولا طراحی هیدرولیکی خطوط لوله انتقال جریان های دو فازی در حالت پایدار با استفاده از یکی از روش های ذیل انجام می گیرد:
استفاده از معادلات مناسب جریان تک فازی به همراه یک ضریب ایمنی
استفاده از معادلات و روابط تجربی پایدار جریان های دوفازی
در روش اول از روابط تجربی و یا معادلات تحلیلی مناسب موجود در طراحی خطوط لوله انتقال جریان تک فازی به همراه یک ضریب ایمنی بدلیل افت فشار زیاد موجود در جریان های دوفازی جهت طراحی خطوط لوله دوفازی استفاده می شود. لازم بذکر است که نتایج حاصل از انجام این روش عموما منجر به دو حالت طراحی بیش از اندازه و طراحی کمتر از اندازه خواهد شد. انجام طراحی بیش از اندازه مشکلات عمده ای را به همراه نداشته، در صورتیکه انجام طراحی کمتر از اندازه باعث ایجاد خطر در لوله و تجهیزات جانبی آن می شود. همچنین هنگامی که مقدار مایع چگانیده شده درون خط لوله ناچیز باشد. استفاده از این روش خیلی خوب می تواند از انجام طراحی کمتر از اندازه خط لوله جلوگیری نماید. در اغلب اوقات مقدار مایع چگانیده شده درون خط لوله بمقدار کافی با اهمیت بوده بطوریکه از این روش منجر به پیدایش خطاهای زیادی در انجام محاسبات خواهد گردید.
در روش دوم از روابط تجربی جهت انجام محاسبات طراحی خطوط لوله جریان های دوفازی استفاده می شود. بطوریکه تمامی این روابط تجربی براساس اطلاعات محدود و مختص به خطوط لوله با قطر کم در فشار پایین و برای سیستم های ساده تر نظیر مخلوط آب و هوا بدست آمده اند. شرایط اعمال شده در دقت و قابلیت انعطاف روش فوق یک محدودیت را در بکارگیری این روش بعنوان یک ابزار طراحی خطوط لوله جریان های دوفازی بوجود می آورد. بطوریکه برون یابی این اطلاعات و استفاده از این روابط تجربی در طراحی خطوط لوله عملیاتی و واقعی انتقال جریان های دوفازی منجر به پیدایش خطاهای زیادی در طراحی خواهد گردید. باید توجه داشت که روابط تجربی موجود جهت طراحی خطوط لوله انتقال جریان های دوفازی را می توان در حالت کلی به سه دسته زیر تقسیم بندی نمود:
در دسته اول لغزش بین دو فاز گاز و مایع و نیز تغییرات رژیم جریان در نظر گرفته نمی شود. لذا مقدار جرم ویژه مخلوط دوفازی براساس نسبت مایع تجمع یافته در حالت عدم لغزش در هر قسمت از خطوط لوله محاسبه شده و تنها یک رابطه برای ضریب اصطحکاک جریان دوفازی مورد نیاز است.
در دسته دوم لغزش بین دوفاز بین مورد توجه قرار گرفته ولی تغیرات جریان در نظر گرفته نمی شود. در این روش معادله جداگانه جهت محاسبه ضریب اصطحکاک و مقدار مایع تجمع یافته مورد استفاده قرار می گیرد.
در دسته سوم هم لغزش بین فاز و هم تغییرات جریان مورد توجه قرار می گیرند. در این گروه علاوه براستفاده از روابط مختلف جهت محاسبه مقدار تجمع یافته و ضریب اصطحکاک معادلاتی نیز جهت پیش بینی نوع رژیم جریان دوفازی می باشند. بطوریکه تعیین نوع رژیم جریان معادلات مربوط را بدست می آورد.
ذکر این نکته قابل توجه است که مکانیزم تغییرات رژیم جریان در بعضی موارد از نظر فیزیکی مورد توجه قرار نگرفته و برای تعیین رژیم جریان از منحنی های تجربی استفاده می شود. بدیهی است که نتایج حاصل از دسته سوم از دو دسته دیگر دارای دقت بیشتری بوده و از روابط تجربی دو دسته دیگر زمانی می توان استفاده نمود که فرضیات در نظر گرفته شده در آن ها برای اعمال شرایط مورد نظر قابل قبول باشد. بعنوان مثال هنگامیکه نرخ جریان گاز زیاد بوده و رژیم جریان دو فازی مه آلود باشد از لغزش بین فازها می توان صرفنظر کرد.
فهرست مطالب:
1-مقدمه
1 – 1. مبانی طراحی خطوط لوله انتقال جریان های دوفازی
1-2. واحد های اندازه گیری در سیستم های دوفازی
1-3. محاسبه افت فشار در خطوط لوله تک فازی
2- تغییرات حالت ( فاز)
2-1. سیستم های تک جزئی
2-1-1. منحنی فشار- دما
2-1-2.منحنی فشار- حجم
2-2. سیستم های دو جزئی
2-3. سیستم های چند جزئی
2-4. مدل Compositional
ناحیه Retrograde
خطوط Quality
2-5. مدل Black oil
producing Gas Oil Ratio (GOR)
Solution Gas Oil Ratio (Rs)
volume formation factor (Bo)
live oil viscosity (ov)
3- تعیین الگوی جریان
3-1. جریان دو فازی مایع- بخار
3-2. الگوي جريان
3-2-1-. الگوي جرياني عمودي رو به بالا
جريان لخته اي ( slug )
جريان (كف آلود churn )
جريان حلقوي (annular or mist
جريان حلقوي بسته اي ( wispy annular )
3-2-2. الگوي جريان عمودي رو به پايين
جريان حبابي ( Bubble )
جريان لخته اي ( slug )
جريان ( كف آلود churn )
جريان falling film
جريان حلقوي ( annular or mist )
3 -2-3. الگوی جریان افقی
3-3. جریان افقی
4-1. مفاهیم کلی
4-3. جریان دو فازی مایل
4-4. جریان دو فازی عمودی رو به بالا
4-5. جریان دو فازی رو به پایین
1-5. مقدمه
5-2. افت فشار در اثر تغییر انرژی جنبشی
5-3. افت فشار در اثر تغییر ارتفاع
5-4. افت فشار در اثر اصطکاک
5-4-1. جریان افقی و مایل
5-5. افت فشار در bendها fittingها
5-5-2. افت فشار دو فازی در اثر انقباض لوله
5-5-3. افت فشار دو فازی در bendها
5-5-4. افت فشار دو فازی در valveها
5-5-5. افت فشار کلی در fitting ها
5-8. روش های آلترناتیو برای محاسبه افت فشار در جریان های دو فازی
جریان دو فازی عمودی
6- موارد متفرقه در جريان دوفازي
6-1. Severe Slugging
6-2. Erosion and corrosion
6-3. استفاده از شبيه سازي فرآيند
فهرست اشکال:
شکل 1-1. خط لوله شیب دار حاوی جریان مایع
شکل 1-2. دیاگرامMoody
شکل 2-1. منحنی تغییرات حالت
شکل2-2. منحنی فشار- حجم مخصوص برای یک سیستم تک جزئی
شکل 2-3. منحنی فشار- دما برای یک مخلوط دو جزئی
شکل2-4. منحنی دوفازی برای یک مخلوط دوجزئی به همراه خطوط نشاندهنده cricondenbar و cricontherm
شکل 2-5. نمودار فازی نفت سنگین
شکل 2-6. نمودار فازی نفت سبک
شکل 2-7. نمودار فازی گاز وارونه
شکل 2-8. نمودار فازی گاز تر
شکل2-9. نمودار فازی گاز خشک
شکل 2-10. شمای کلی رفتار فلزی یک مخلوط هیدروکربنی
شکل 3: نمودار الگوی جریان در خطوط افقی (Modified Baker)
شکل 4: نمودار Hewitt & Roberts جهت تعیین الگوی جریان در خط لوله عمودی رو به بالا
شکل 5: نمودار oshinowo & charles جهت تعیین الگوی جریان در خط لوله عمودی رو به پایین
شكل 6-1. Severe Slugging