20728

۲۰۷۲۸

شبيه سازي CFD كنتور دوفازي مبتني بر امواج صوتي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي طراحي فرايند

۱۳۹۵

۱۳۹۷/۱۲/۲۰

دكتر سيد حسن هاشم آبادي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

با توجه به حجم و ارزش بالاي توليدات نفتي ايران، زيان مالي ناشي از عدم دقت در اندازه گيري، به خصوص در مبادي فروش، چشمگير خواهد بود. لذا در اين تحقيق، با مطالعه و بررسي مقالات متعدد، نوين ترين روش هاي اندازه گيري دقيق جريان هاي چندفازي معرفي مي گردد كه در بين آن ها، كنتور فراصوت همبستگي متقابل به دليل داشتن دقت بالا، اندازه گيري بدون وقفه، نصب آسان، هزينه پايين و همچنين قابليت نصب مهاري بر روي لوله، در حال تبديل شدن به گزينه نخست براي اندازه گيري جريان سيالات چندفازي مي باشد. كنتور فراصوت همبستگي متقابل، همانند ديگر دبي سنج هاي مطرح در صنعت، نياز به كاليبراسيون و تصحيح دبي در شرايط مختلف عملياتي دارد. لذا هدف از اين تحقيق، شبيه سازي كنتور فراصوت همبستگي متقابل و محاسبه ضريب تصحيح در شرايط عملياتي مختلف مي باشد. همچنين در اين پژوهش سعي شده است، مهم ترين پارامتر هاي عملياتي تاثيرگذار بر عملكرد كنتور معرفي شود و اثر هر يك بر عملكرد كنتور نيز مورد بررسي قرار بگيرد. اساسي ترين پارامترهاي تاثيرگذار بر عملكرد كنتور و ضريب تصحيح دبي طبق مطالعات و بررسي هاي صورت گرفته، فاصله بين دو سنسور، طول لوله مستقيم قبل از محل قرارگيري كنتور، فشار عملياتي سيستم، زبري سطح لوله، الگوي جريان و آرايش چيدمان سنسور بر روي لوله مي باشد. با شبيهسازي جريان دوفازي آب و هوا با الگوهاي لايه اي و حبابي درون لوله، در بازه رينولدز ۰/۰۷ تا ۰/۱۹ ميليون، با استخراج پارامترهاي انرژي جنبشي جريان مغشوش، نرخ تلفات انرژي جنبشي و سرعت محوري جريان در مقطع نصب سنسور به كمك شبيه سازي CFD و جايگذاري پارامترهاي مذكور در مدل كنتور ارائه شده در مقالات، دبي كنتور و ضريب تصحيح آن در شرايط مختلف عملياتي مذكور، محاسبه شده است. نتايج به دست آمده با حداكثر %2 خطا نسبت به داده¬هاي ارائه شده در مقالات، اعتبارسنجي شده است. ضريب تصحيح به دست آمده در بازه ۰/۸۶ تا ۰/۹ تغيير مي كند كه نشان دهنده دقت نسبي كنتور در اندازه گيري جريان مي باشد. با شبيه سازي CFD كنتور در شرايط عملياتي مختلف مشخص گرديد كه با افزايش رينولدز جريان، افزايش فاصله بين دو سنسور، كاهش طول لوله مستقيم قبل از كنتور، افزايش زبري سطح لوله و افزايش فشار، ضريب تصحيح افزايش مي يابد. همچنين مشخص گرديد كه ضريب تصحيح وابسته به الگوي جريان و آرايش چيدمان سنسور بر روي لوله مي¬باشد

1398/04/07

CFD Simulaion of Two-Phase Flow Meter Based on Sonar Waves

3/11/2019 12:00:00 AM

Because of Iran's oil production high value, financial losses due to inaccuracy in measuring could be significant. Therefore, in this study, by studying and reviewing numerous literature, the most recent methods of accurate measurement of multi phase flows are introduced, among which, the cross-correlation ultrasonic flow meter, due to high accuracy, uninterrupted measurement, easy installation, low cost and also the clamp-on installation is becoming the first option for measuring the multi-phase flows. Cross correlation flow meters, like other types of flow meters in the industry, requires calibration and debugging in various operating conditions. Therefore, the purpose of this study is to simulate the cross-correlation ultrasonic flow meter and calculating correction factor in different operational conditions. Also, in this investigation, the most important operational parameters affecting the flow meter performance are introduced and the effect of each one are investigated. The most important parameters affecting the flow meter performance and the correction factor, according to studies and surveys, are the distance between the two sensors, the length of the direct pipe before the meter, the operating pressure of the system, the pattern of flow and roughness of the tube surface. Using CFD simulation and applying turbulent kinetic energy, turbulent dissipation rate and axial flow velocity in meter model presented in the literature, the flow rate of the meter and its correction factor were calculated for two phase flow air-water in range of Reynolds number from 0.07 to 0.19 million with stratified and bubbly flow patterns. The results were validated with maximum of 2% errors compared to the data presented in the literature. Also, it was found that the correction factor changes in range of Reynolds number 0.86 to 0.9 which shows relative accuracy of flow meter. Also, CFD shows that with increasing distance between the two sensors, reducing the length of the direct pipe before the meter, increasing the surface roughness of the pipe and increasing the operating pressure, the accuracy of the meter decreases and the flow correction factor increases. Furthermore, it was found that correction factor depends on two phase flow pattern and sensor array on pipe.