亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        天然氣凝析液射流清管器結構參數(shù)的數(shù)值模擬研究*

        2016-12-25 02:44:54劉永飛楊壯春李清平
        化工機械 2016年4期
        關鍵詞:管器喉部射流

        劉永飛 楊壯春 李清平 林 林

        (1.中海油研究總院;2.中海石油深海開發(fā)有限公司)

        天然氣凝析液射流清管器結構參數(shù)的數(shù)值模擬研究*

        劉永飛**1楊壯春2李清平1林 林2

        (1.中海油研究總院;2.中海石油深海開發(fā)有限公司)

        通過對一種用于天然氣凝析液管道的射流清管器進行Fluent數(shù)值模擬,研究了不同結構參數(shù)對射流效果的影響,驗證了用Fluent預估射流清管器控制閥門彈簧預緊力的可行性,為天然氣凝析液射流清管器結構研發(fā)提供了理論依據(jù)。

        射流清管器 結構參數(shù) 閥門控制彈簧 射流孔形狀

        為了解決油氣管輸過程中雜質沉積、蠟沉積以及凝析液聚集等問題,工程上常采取投放清管器的方式進行清管作業(yè)[1,2]。在清管器中間開一定大小、形狀的孔,允許一部分流體經(jīng)過的清管器叫做旁通清管器或者射流清管器。射流清管器按照應用分為兩種:清蠟射流清管器和控制段塞射流清管器。應用于原油管輸中的清蠟射流清管器,其射流孔的作用是在清管器發(fā)生卡堵時射流能夠清理積蠟,使清管器重新啟動。應用于天然氣凝析液管線的控制段塞射流清管器在清管過程中,允許部分輸送氣體從射流孔經(jīng)過,將段塞流改變?yōu)閷恿?,使滯留液分布到更長距離的管道中,從而防止瞬時清管段塞過大導致終端段塞捕集器過載[3]。

        為了使射流清管器在清管過程中發(fā)生卡堵時能夠盡快啟動,避免因射流孔而導致的清管器不能及時重新啟動問題,設置能夠關閉射流孔的閥門是一種有效的方法。該閥門由特定的彈簧控制,當清管器發(fā)生卡堵時,清管器背壓升高,推動閥門控制彈簧使閥門關閉,從而使清管器背壓迅速升高,推動清管器繼續(xù)清管。

        筆者針對某海底天然氣管線用射流清管器進行數(shù)值模擬分析,得出了影響流場的主要結構參數(shù)并找到了預估閥門預緊力的方法。

        1 計算模型

        6′ 管線用實際射流清管器結構如圖1所示,選取其中的射流旁通部分過流流道為計算域,其中閥門和支撐板為主要擾流部件(圖2)。筆者采用SCDM建模,射流清管器的過流流道部分與清管器前后的兩段管段一起構成了建模區(qū)域(圖3),并采用Ansys軟件中Mesh模塊劃分網(wǎng)格。該模型全部采用Patch Conforming方法劃分為四面體網(wǎng)格,檢查網(wǎng)格扭曲度為0.8,達到了計算要求。

        圖1 射流清管器結構

        圖2 射流旁通部分剖面圖

        圖3 計算模型及其網(wǎng)格劃分示意圖

        該模型進出口皆為壓力邊界條件,出口邊界條件為大氣壓,入口邊界條件分別選取工況為表壓5、10、15、20、30、40kPa。湍流計算模型選Standardk-ε模型,從迭代的收斂速度和穩(wěn)定性方面考慮,速度-壓力耦合方式設為SIMPLE算法;松弛因子均保持默認值,為盡量增加最終結果的準確性離散格式先利用一階迎風迭代計算到收斂,然后再利用二階迎風提高精度。為了方便與實驗數(shù)據(jù)比較,氣相介質采用可壓縮空氣。

        2 實驗模型

        射流清管器射流模型(圖4)為有機玻璃材料的流體通道和不銹鋼材料的擾流部件組成,擾流部件主要包括固定法蘭和閥門,模型尺寸完全與數(shù)值模擬建模尺寸一致。將與數(shù)值模擬參數(shù)一致的射流清管器實驗模型固定在管路中,利用壓縮機改變清管器前后壓差,由羅斯蒙特3595電容式壓力變送器分別測出不同壓差下閥門受力,即彈簧應該達到的預緊力值,具體將傳感器探頭放置于閥門與固定法蘭之間。

        圖4 射流清管器實驗模型

        3 計算結果分析

        3.1 射流孔結構參數(shù)對射流流場的影響

        射流孔結構參數(shù)主要有射流出口角度、射流錐段過渡弧半徑和射流孔喉部長度(圖5)。

        圖5 射流孔結構參數(shù)示意圖

        3.1.1射流出口角度

        模擬計算射流出口角α分別取0、arctan0.1、arctan0.2、arctan0.4這4種情況下,不同位置的流場對比情況如圖6~9所示。

        由圖6、7可以看出,隨著射流出口角的增大,等速流核區(qū)中心處速度減小明顯;當α角增大到arctan0.2后,等速流核區(qū)中心開始出現(xiàn)低速度區(qū)域,當α角增大到arctan0.4后,低速度區(qū)域增大明顯,射流開始出現(xiàn)分叉,這時射流明顯偏向邊壁方向噴射而出。射流出口角的不同對等速流核區(qū)的大小基本沒有影響,速度在0.5m處達到管道的平均穩(wěn)定速度。

        由圖8、9可以看出,軸心位置處的湍動能大小隨著α角的增大衰減明顯。湍動能在軸向小于0.15m的范圍內受α角影響較小;湍動能在軸向大于0.60m的位置后都達到平穩(wěn)值,并緩慢接近0,受α角的影響也較??;在軸向0.15~0.60m的范圍內無論是軸心位置還是靠近邊壁位置,湍動能衰減明顯。

        從整體速度上看,隨著α角增大,射流流場的最高速度明顯降低,不利于射流清管器對液塞的吹掃。從湍動能方面考慮,α角增大后湍動能出現(xiàn)非常明顯的衰減,也不利于射流清管器對液塞的吹掃。當然從敷設藥劑的方面考慮,采用一定的α角度是有利的。

        3.1.2射流錐段過渡弧半徑

        模擬計算R分別為0、20、30mm這3種結構參數(shù)對射流流場的影響(圖10、11)。通過對流場的分析發(fā)現(xiàn),當由R=0mm改變到R=20mm后,等速流核區(qū)有一定的增長;當由R=20mm改變?yōu)镽=30mm后,等速流核區(qū)基本沒有增加。所以,增加一定的倒圓有利于射流,但是當增加到一定半徑后,影響不明顯。從整體上講,R的值對射流效果影響較小。

        圖6 軸線位置速度的變化規(guī)律

        圖7 管壁附近位置處速度的變化規(guī)律

        圖8 軸線位置湍動能的變化規(guī)律

        圖9 管壁附近處湍動能的變化規(guī)律

        圖10 中心軸線位置射流速度隨軸向位置的變化趨勢

        圖11 中心軸線位置射流湍動能隨軸向位置的變化趨勢

        3.1.3射流孔喉部長度

        如圖12、13所示,隨著射流口喉部長度的增加,在軸向距離小于0.5m的范圍內,速度和湍動能都出現(xiàn)了一定程度的降低,這是由于喉部的增長加大了能量在喉部的損失;在軸向距離大于0.5m的范圍內,湍動能和速度都達到穩(wěn)定值,基本不受喉部長短的影響。但是從速度和湍動能大小上看,喉部長短影響比較小。因此,在設計喉部長短時,優(yōu)先考慮射流清管器重量平衡與穩(wěn)定,在此基礎上,盡量減小喉部的長度。

        圖12 軸線位置速度隨軸向位置的變化規(guī)律

        圖13 軸線位置湍動能隨軸向位置的變化規(guī)律

        3.2 閥門控制彈簧預緊力分析

        閥門控制彈簧是為了保證在射流清管器發(fā)生卡堵的時候能夠使閥門在背壓作用下及時關閉,從而使背壓增大,推動射流清管器重新啟動。彈簧預緊力和閥門受力是作用力與反作用力的關系,因此要想計算閥門預緊力,可以通過檢測或計算閥門所受力間接所得。如圖14所示,閥門受力面主要有face1至face7一共7個面,其中face6和face7主要受粘性力作用,要小于其他面。因此,主要通過Fluent計算檢測face1至face5一共5個界面受力的合力。

        圖14 閥門受力示意圖

        圖15為實驗條件下和數(shù)值模擬條件下,彈簧預緊力隨壓差的變化情況曲線。得出實驗擬合曲線F=2.31p+3.6,模擬計算曲線F=2.32p-24。

        筆者定義系數(shù)2.31和2.32為等效面積系數(shù),定義3.6和-24為修正值。對比可以發(fā)現(xiàn),兩個公式的等效面積系數(shù)基本一致,相對誤差約為0.4%,可忽略不計。兩個公式的主要差別在于修正值,理論上說,修正值應該為0,因為p為0時,F(xiàn)應該為0,但是數(shù)值模擬值和實驗值都不為0。筆者分析實驗值不為0主要是因為檢測設備誤差;數(shù)值模擬修正值誤差的原因還有待繼續(xù)研究。

        圖15 實驗值與數(shù)值模擬值的比較

        總之,預測閥門預緊力的主要參數(shù)是等效面積系數(shù),等效面積系數(shù)的大小與實驗模型的大小和結構有關。從實驗模型的實驗檢測值與數(shù)值模擬值的比較可以發(fā)現(xiàn),等效面積系數(shù)可以很好地預測閥門預緊力的真實值。

        4 結論

        4.1射流出口角是影響射流流場的主要因素,過渡段弧半徑和射流孔喉部長度對射流流場影響較小。

        4.2隨著射流出口角增大,射流速度場和湍動能場都出現(xiàn)了明顯的衰減,并且在射流出口角為22°左右出現(xiàn)流場分叉。因此,設計目的為控制段塞的射流清管器時,射流出口角取0°;設計藥劑敷設用射流清管器時,射流出口角取大于22°。

        4.3閥門彈簧預緊力與壓差成線性關系,斜率可以用等效面積系數(shù)表示,等效面積系數(shù)的數(shù)值模擬結果與實驗結果吻合非常好。數(shù)值模擬計算等效面積系數(shù),是預估彈簧預緊力的關鍵。

        [1] S?derman O,J ?nsson B. Pigging Dynamics in Two-Phase Flow Pipelines: Experiment and Modeling [J]. International Journal of Multiphase Flow,1996,22(1):145~146.

        [2] Klemp S,Meland B,Hustvedt E,et al. Operational Experiences from Multiphase Transfer at Troll[C]. Multiphase 97 Frontier Technology Comes of Age. Cannes: BHR Group Limited,1997:477~496.

        [3] Wu H L,Spronsen G V,Klaus E H,et al. By-pass Pig Passes Test for Two-Phase Pipelines[J]. Oil & Gas Journal,1996,94(42):73~74,76~77.

        NumericalStudyonStructureofBy-passPiggingforNGLPipeline

        LIU Yong-fei1, YANG Zhuang-chun2, LI Qing-ping1, LIN Lin2

        (1.CNOOCResearchInstitute,Beijing100028,China; 2.CNOOCDeepwaterDevelopmentCo.,Ltd.,Zhuhai519000,China)

        The Fluent software was adopted to simulate by-pass pigging of NGL pipeline and the structure parameter’s influence on jet flow was discussed. The possibility of applying Fluent software to predict spring’s pre-tightening force of by-pass pigging valve was proved to provide theoretical basis for by-pass pigging development of the NGL pipeline.

        by-pass pigging, structure parameter, valve control spring, jet hole’s shape

        *國家科技重大專項課題(2011ZX05026-004)。

        **劉永飛,男,1988年3月生,工程師。北京市,100028。

        TQ055.8

        A

        0254-6094(2016)04-0513-05

        2015-06-29,

        2015-08-04)

        猜你喜歡
        管器喉部射流
        深海逃逸艙射流注水均壓過程仿真分析
        低壓天然氣泄漏射流擴散特性研究
        煤氣與熱力(2022年4期)2022-05-23 12:45:00
        軸排凝汽器喉部設計
        油氣管道清管器的通過性能設計
        電子喉鏡聯(lián)合窄帶成像技術對喉部早期惡性病變的診斷價值研討
        凝汽器喉部流場數(shù)值模擬
        清管器研究及應用現(xiàn)狀
        新型多功能氣管切開堵管器的制作與應用
        咽及喉部鱗癌放射治療技術研究進展
        特殊清管作業(yè)在天然氣管道中的應用
        久久精品国产亚洲AV高清特级| 青青草原亚洲| 中文字幕精品久久久久人妻红杏ⅰ| 国产精品熟女一区二区三区| 午夜时刻免费入口| 无尽动漫性视频╳╳╳3d| 中出高潮了中文字幕| 综合图区亚洲另类偷窥| av在线一区二区精品| 国产办公室秘书无码精品99| 精品成人乱色一区二区| 国产亚洲欧美另类久久久| 日韩极品在线观看视频| 超碰色偷偷男人的天堂| 女人大荫蒂毛茸茸视频| 人妻无码中文专区久久AV| 高清不卡日本v二区在线| 蜜桃日本免费观看mv| 中国极品少妇videossexhd| 欧美成人a在线网站| 国产精品福利片免费看| 日本高清成人一区二区三区| 国产高清在线精品一区app| 亚洲精品久久久久久久久久吃药| 亚洲永久无码动态图| 国产白浆精品一区二区三区| 在线不卡av一区二区| 亚洲精品久久久久久久蜜桃| 免费大片黄在线观看| 国产精品亚洲精品日产久久久| av黄色在线免费观看| 人妻丰满熟妇av无码区不卡| 精选麻豆国产AV| 日本免费一区二区久久久 | 国产免费a∨片在线软件 | 欧美真人性野外做爰| 欧美成人久久久免费播放| 亚洲精品成人久久av| av人摸人人人澡人人超碰下载| 国产zzjjzzjj视频全免费| 久久AⅤ天堂Av无码AV|