Тепломассоперенос при течении газожидкостных углеводородных сред в трубопроводных системах

• Автор: Саранчин, Николай Викторович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТА ДВИЖЕНИЯ

УГЛЕВОДОРОДНЫХ МНОГОФАЗНЫХ СРЕД В ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ

1.1 Методы исследования течения двухфазных жидкостей

1.2 Методы расчета и их классификация

1.2.1 Эмпирические корреляции

1.2.2 Механистические модели

1.3 Основные цели и задачи экспериментального исследования

1.4 Уравнения механики сплошных гетерогенных сред
1.4.1 Феноменологическая теория многоскоростного континуума
1.4.2 Особенности математического описания гетерогенных смесей
1.4.3 Межфазный обмен импульсом и энергией
1.4.4 Термодинамические уравнения состояния фаз
1.4.5 Схема X.А. Рахматулина силового взаимодействия и
совместного деформирования фаз
1.4.6 Работа внутренних сил
1.4.7 Система уравнений движения М-фазной смеси вязких
сжимаемых фаз с общим давлением
1.5 Выводы по разделу
2. РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СТРУКТУРАХ ТЕЧЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СРЕД В ТРУБОПРОВОДАХ
2.1 Постановка задачи о расчете квазиодномерного течения
газожидкостной среды в трубопроводе
2.1.1 Физико-техническая постановка задачи
2.1.2 Квазиодномерное течение многофазных сред при наличии
внешних воздействий

2.2 Замыкающие соотношения для расчета газожидкостных течений
в трубопроводах
2.2.1 Теплофизические свойства фаз
2.2.1.1 Расчет фазового состояния УВС
2.2.1.2 Расчет истинного объемного газосодержания
2.2.1.3 Вязкость газоконденсатной смеси
2.2.1.4 Изобарная теплоемкость газоконденсатной смеси
2.3 Расслоенный режим течения
2.4 Кольцевой и дисперсно-кольцевой режим
2.5 Пузырьковый режим
2.6 Снарядный (пробковый) режим
2.6.1 Вертикальное снарядное течение
2.6.2 Горизонтальное снарядное течение
2.7 Критерии смены структуры течения в трубопроводах. Методика
расчета при изменении структуры потока
2.7.1 Существующие фазовые диаграммы
2.7.2 Обоснование выбора диаграммы Бейкера для идентификации
режима
2.8 Выводы по разделу 2
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И
СОПОСТОВИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ О РЕЖИМАХ ПРОТЕКАНИЯ МНОГОФАЗНЫХ СРЕД В ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ
3.1 Испытательный стенд для моделирования двух и трехфазных
(водонефтегазовых) потоков
3.1.2 Наши предложения по модификации диаграммы Бейкера
3.2 Определение основных режимов течения
3.2.1 Метод автоматизации расчета параметров течения нефтегазовой
смеси
3.3 Предсказание истинных объёмных долей
3.4 Выводы по разделу 3

4 МЕТОДИКИ И АЛГОРИТМЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ
УГЛЕВОДОРОДНОЙ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ В ТРУБОПРОВОДАХ. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТНОПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.1 Методики численных расчётов
4.1.1 Методика расчета равновесных параметров газожидкостной
смеси
4.2 Алгоритмы расчета основных режимов многофазного течения в
трубопроводе
4.2.1 Алгоритм расчёта расслоённого режима
4.2.2 Алгоритм расчёта для кольцевого режима течения
4.2.3 Алгоритм расчёта пузырькового режима течения
4.2.4 Алгоритм расчёта пробкового режима течения
4.3 Описание программы
4.4 Расчетно-параметрическое исследование течения
газожидкостной углеводородной смеси в трубопроводе
4.5 Основные результаты и выводы
ЛИТЕРАТУРА

величины и будут постулироваться. Причем как А, так и О., состоят из нескольких слагаемых
1.4.4. Термодинамические уравнения состояния фаз.
Конкретизация модели многофазной сплошной среды, естественно, требует привлечения механических и термодинамических свойств фаз. При этом практически всегда предполагают, что свойства каждой фазы в смеси определяются теми же самыми соотношениями, что и в случае, когда эта фаза занимает весь объем.
Введем в каждой точке температуру /-Й фазы Т„ что связано с принятием гипотезы локального равновесия, но только в пределах фазы (когда локальное равновесие всей смеси может и не выполняться, например, при неодинаковых температурах фаз). Эта гипотеза позволяет наряду с внутренней энергией и-, использовать также и другие термодинамические функции для каждой фазы: энтропию энтальпию и др. Все эти функции для каждой фазы — те же самые, что в однофазном состоянии (т. е. когда фаза занимает весь объем), и связаны обычными в равновесной термодинамике уравнениями (соотношением Гиббса, уравнением Гельмгольца и т. д.).
Учитывая гипотезу локального равновесия в пределах фазы и принимая, что фазы представляют двухпараметрические среды (жидкости) (Л. И. Седов, 1984 [64]), т. е. термодинамические функции каждой фазы зависят только от двух термодинамических параметров состояния (например, от истинной плотности и у»,0температуры Т, или давленияр, и температуры Т„ имеем

(1.17)
(1.18)
причем справедливо соотношение Гиббса