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水平管道油—气两相流段塞流特性的实验研究

作　者: 黄阿勇
导　师: 李艳红；王经
学　校: 上海交通大学
专　业: 工程热物理
关键词: 油气混输段塞流流动特性流型和流型转变特征参数
分类号: U171
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 224次
引　用: 2次
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内容摘要

段塞流是油气混输管道中一种最常见的流型,由于其流动的间歇性,引起管道中持液率压力的剧烈波动,并使得运行在该流型下的油气混输管道不得不接受间歇性的应力冲击,同时,离开管道末端的大液塞会引起下游油气处理设备中的液位剧烈波动。为保证管线和下游油气处理设备的最优设计和安全操作,对流型特性,尤其是段塞流特性,进行准确分析至关重要。在自行搭建的两相流实验装置上,本文对水平管道油气两相流进行了以下几个方面的研究:对水平油气两相流流型进行了实验研究。实验中观察到光滑分层流、波状分层流、泡状流、伪段塞流和段塞流。根据实验数据绘制了流型图。分析了三种流型(光滑分层流、波状分层流、段塞流)的压力压差特征。根据段塞流的压力压差特性,对段塞特征参数(液塞速度、液塞长度。液塞频率)的测量方法做了比较详细的介绍。对伪段塞流和段塞流做了对比研究。伪段塞流和段塞流都会形成间歇性堵管,需要结合三种特征来加以辨识。在压力脉动时序图上,段塞流具有伪段塞流所没有的维持段特征,而且伪段塞流的压力振幅和液塞的移动速度都明显低于段塞流。对水平管道油气两相流段塞流特性进行了实验研究。通过分析处理实验数据,得到了段塞流各特征特征参数的值、特征参数的变化规律以及它们之间的关系。再根据线性回归等数据处理方法,得到了滑脱系数、液塞长度、液塞频率的数学表达式。将段塞单元简化,根据Taitel-Dukler一维两流体模型、气液两相动量守恒和质量守恒,对液塞长度、液塞长度与液塞频率的乘积进行理论计算。结果发现,该模型对它们的预测结果是可以接受的。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
符号与标记  9-13
第一章绪论  13-28
  1.1 研究的意义及工程背景  13-14
  1.2 段塞流物理模型及段塞流特征参数  14-16
  1.3 国内外研究概况  16-27
    1.3.1 油气两相流流型及流型图研究概况  16-18
    1.3.2 段塞流的形成机理  18-21
    1.3.3 水平管道段塞流的发展概况  21-22
    1.3.4 水平管道段塞流特征参数研究  22-27
  1.4 本文的研究内容  27-28
第二章实验装置、实验方法及测量方法  28-45
  2.1 油气两相流实验研究装置及流程  28-30
    2.1.1 实验装置及流程  28-30
    2.1.2 实验介质的主要技术指标  30
  2.2 测量方法与数据采集  30-32
    2.2.1 压力和压差的测量  30-31
    2.2.2 持液率的测量  31-32
  2.3 实验过程  32-33
    2.3.1 实验前准备  32-33
    2.3.2 实验步骤  33
  2.4 实验结果及其分析  33-39
    2.4.1 油气两相流流型图  33-35
    2.4.2 不同流型压力特征  35-37
    2.4.3 不同流型压差特征  37-39
  2.5 段塞流特征参数的确定  39-44
    2.5.1 液塞速度的确定  39-44
    2.5.2 液塞长度的确定  44
    2.5.3 液塞频率的确定  44
  2.6 本章小结  44-45
第三章段塞流和伪段塞流的辨识  45-50
  3.1 伪段塞现象  45-46
  3.2 段塞流和伪段塞流的辨识  46-49
  3.3 本章小结  49-50
第四章段塞流特征参数的变化规律  50-63
  4.1 液塞速度  50-53
  4.2 液塞长度  53-55
  4.3 液塞频率  55-59
  4.4 液塞长度和液塞频率之间的关系  59-61
  4.5 持液率  61-62
  4.6 本章小结  62-63
第五章段塞单元的简化模型  63-72
  5.1 Taitel-Dukler 一维两流体模型  63-65
  5.2 段塞单元简化模型  65-71
  5.3 本章小结  71-72
第六章结论与展望  72-74
  6.1 结论  72-73
  6.2 进一步工作的展望  73-74
参考文献  74-78
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  78-79
致谢  79

水平管道油—气两相流段塞流特性的实验研究

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