湿天然气管道低含液率气液两相流液滴夹带机理研究

摘要

在气液两相流动中，夹带率是一个非常重要的参数，对于管线、井筒和分离器设计等方面都有着很大的影响。当管道内气相速度足够高时，由于高气相速度的剪切作用，使得管道内气液界面易发生液滴夹带现象。被夹带液滴的速度一般接近于管线中气体的流动速度，这个速度远远高于低含量液体部分在管道底层的速度。液滴被夹带进入气相之后也改变了气相的密度，即使被夹带液滴的量是微小的，它对于管线压降和持液率的影响仍然很大，所以对于低含液量气液两相流工况液滴夹带机理的研究是非常重要的。通过对夹带率计算模型的改进，可以更加完善持液率和压降的预测模型，应用于实际工程中能够进一步提高管道运输效率。
　　本文研究了湿天然气管道内低含液量气液两相流液滴夹带的形成机理，对现有的夹带率计算模型进行了综合分析。基于VB6.0平台将各模型的计算过程编制了模型求解程序，计算得到夹带率的值，并采用收集到的实验数据对各个模型作了验证和对比分析，给出了不同气液表观速度下的夹带率计算模型推荐使用情况，同时确定了一种最适用于低含液量气液两相流工况的夹带率计算模型—Zhang[27](2003)等人对Oliemans(1986)等的修正模型。之后对该模型进行了改进，用平均混合密度替换了气相密度参数，构建了一个计算夹带率的改进关系式。此外，基于实验数据对各夹带率计算模型进行了评价，通过将各模型的计算值与实验数据进行对比分析发现本文改进模型的计算精度更高，误差更小。最后，分析了气、液相粘度，管径和界面张力等参数对夹带率的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本文的研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 湿天然气管道研究现状

1．2．2 低含液率气液两相流研究现状

1．2．3 液滴夹带研究现状

1．3 本文的主要研究内容

1．3．1 研究内容

1．3．1 研究步骤

第二章 低含液率气液两相流液滴夹带机理

2．1 含液率气液两相流流型划分

2．2 低含液率气液两相流液滴夹带形成机理

2．3 初始夹带与最大夹带

2．3．1 初始夹带

2．3．2 最大夹带

2．4 界面波

2．5 实验测量技术

2．5．1 液滴尺寸测量技术

2．5．2 液滴夹带测量技术

2．5．3 液膜厚度的测量技术

2．6 本章小结

第三章 低含液率气液两相流夹带率计算模型综合分析

3．1 水平管模型

3．2 垂直管模型

3．3 倾斜管模型

3．4 本章小结

第四章 计算模型的验证分析

4．1 低含液率气液两相流夹带率计算模型软件的编制

4．2 低含液率气液两相流动夹带模型验证分析

4．2．1 和Tulsa大学Mantilla(2008)实验数据的对比

4．2．2 和Tayebi(2000)实验数据的对比

4．3 各模型的对比分析

4．4 本章小结

第五章 模型改进与评价以及影响因素分析

5．1 模型改进

5．1．1 改进模型计算流程及计算软件的编制

5．1．2 改进模型的验证对比

5．2 模型评价

5．3 低含液率气液两相流液滴夹带率的影响因素分析

5．3．1 气相和液相表观速度的影响

5．3．2 粘度的影响

5．3．3 管径的影响

5．3．4 界面张力的影响

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文