مدلسازي جريان سه فازي

كارشناسي ارشد

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.

190477

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي، مدلسازي و كنترل فرآيند

دكنر محمد تقي صادقي