18102

18102

مدلسازي جريان سه فازي

كارشناسي ارشد

طراحي، مدلسازي و كنترل فرآيند

تيرماه 1390

دكنر محمد تقي صادقي

مهندسي شيمي

جريان سه فازي يكي از مهمترين جريان¬هايي است كه عموماً در صنعت نفت، گاز و پتروشيمي مشاهده مي¬شود. محاسبه سرعت جريان، افت فشار و ماندگي مايع جريان چندفازي در طراحي خطوط لوله، طراحي سيستم جمع آوري و جداسازي، تعيين ابعاد لوله¬هاي انتقال جريان، طراحي مبدل¬هاي حرارتي و طراحي خطوط ميعانات گازي از مهمترين مسائل است. بنابراين دستيابي به مدلي مناسب جهت پيش¬بيني پارامترهاي مذكور از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. در مقايسه با مدلسازي جريان دو فازي، مقالات كمتري در رابطه با جريان سه فازي منتشر شده است و كارهاي تجربي كمتري صورت پذيرفته است. در اين تحقيق به مدلسازي جريان سه فازي لايه¬اي در لوله¬ي افقي و جريان لخته¬اي در لوله¬ي شيبدار و قائم پرداخته شده است. جهت مدلسازي از روش مكانيستيك استفاده شده است. معادلات پيوستگي و اندازه حركت براي جريان سه فازي حل شده و نتايج حاصل از مدلسازي با داده¬هاي تجربي موجود مقايسه گرديده است. در مدلسازي جريان لايه¬اي با استفاده از پروفايل سرعت توسعه يافته، تخمين دقيق¬تري از رفتار جريان سه فازي لايه¬اي ارائه گرديده است. به كمك اين مدل تحليلي، اثر شيب لوله، سرعت گاز و سرعت مايع بر طول لخته بررسي شده است .همچنين در اين تحقيق، تغييرات ماندگي مايع در ناحيه¬ي لخته در درصد حجمي¬هاي مختلف و اثر شيب لوله بر افت فشار جريان لخته¬اي نيز مورد بررسي قرار گرفته است .با كمك مدل جريان لايه¬اي اثر ويسكوزيته¬ي نفت و سرعت گاز بر افت فشار و ماندگي مايع مشاهده گرديده است. ميزان انحراف نتايج مدلسازي جريان لايه¬اي سه فازي از مدل تيتل، 10 درصد، در مدل جريان دو فازي در داده‌هاي افت فشار 11 درصد و در داده‌هاي ماندگي حدود 17 درصد از نتايج تجربي مي-باشد. ميزان انحراف از نتايج آزمايشگاهي، براي جريان لخته¬اي در لوله¬ي شيبدار 15درصد و در لوله-ي قائم 22 درصد است. بررسي نتايج مدل و مقايسه¬ي آن با نتايج آزمايشگاهي، نمايانگر مطابقت مناسب اين مدل با رفتار واقعي سيال بوده و مي¬توان از مدل جهت پيش¬بيني رفتار جريان استفاده كرد.

1396/09/05

10/16/2011 12:00:00 AM

Three phase flow is the most important flow that occur in the oil, gas and petrochemical industrial. One of the most important problems in design of pipe lines, separation and gathering system sizing of flow transfer pipe lines, design of heat exchangers and also design of gas condensate lines is the calculation of current velocity, pressure drop and also hold up of multi-phase flow. So development of appropriate model for prediction of above mentioned parameters has special importance. There is less publication on three phase flow rather than two phase flows. In this research three phase layer flows in horizontal pipes and slug flow in inclined and vertical pipes have been modeled. For this modeling mechanistic method is used and continuity and momentum equation for three phase flow are solved and the results are compared to the experimental data. In modeling of stratified flow, using the developed velocity profile, more excellent estimation was research. Using this analytically model, the effect of pipe slope, gas and liquid velocity on the slug length was assessed. Also in this research changes of liquid hold up in slug zone and in different volume ratio were considered. Also the effect of pipe slop on pressure drop in slug flow is seen in this research. Using the models, effect of oil viscosity and gas velocity on pressure drop and liquid hold up have been considered. The diversion of modeling result in Teitel model for three phase flow was 10% and in two phase flow, 11% diversion in pressure drop and 17% in hold up data were seen. In slug flow, diversion from experimental data is 15% for inclined pipes and 22% for vertical pipes. The comparison of modeling and experimental result show the good conformity of this model with real threat of fluid and this makes the model more trustable.