Разработка и исследование центробежных форсунок для аэрозольного ингибирования газопроводов

• Автор: Муленко, Владимир Валентинович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Условные обозначения

Глава 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ АЭРОЗОЛЬНОЙ ИНГИБИТОРНОЙ ЗАЩИТЫ ГАЗОПРОВОДОВ И ФОРСУНОК ДЛЯ РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТИ

1.1. Способы ингибиторной защиты от коррозии газопроводов неочищенного газа

1.2. Анализ технических решений и исследований по аэрозольной ингибиторной защите газопроводов

1.3. Исследования распыливания жидкостей центробежными форсунками

1.3.1. Методы расчета истечения жидкости из распылителя центробежных форсунок

1.3.2. Методы расчета спектра капель на выходе центробежной форсунки

1.3.3. Методы расчета формирования и развития факела центробежной форсунки

1.4. Выводы обзора. Задачи исследования

Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОТЫ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ФОРСУНКИ В ГАЗОПРОВОДЕ
2.1. Математическая модель течения реальной жидкости в распылителе центробежной форсунки
2.1.1. Схема течения жидкости в распылителе
2.1.2. Определение потерь момента количества движения
2.1.3. Суммарные потери давления в центробежных форсунках
2.1.4. Определение радиуса воздушного вихря
2.1.5. Коэффициент потерь энергии в распылителе форсунки
2.2. Сравнение результатов расчета центробежных форсунок различными методами по производительности и прикорневому углу факела
2.3. Исследование параметров распределения капель при впрыске
2.3.1. Обоснование выбора закона распределения капель по размерам
2.3.2. Аэродинамическое дробление капель
2.4. Математическая модель течения двухфазного потока в свободном факеле распыла с учетом тепломассообмена
2.4.1. Схема расчета. Основные допущения
2.4.2. Формирование факела на начальном участке
2.4.3. Уравнения движения капель
2.4.4. Уравнения испарения капель
2.4.5. Уравнения прогрева капель
2.4.6. Уравнения сохранения расхода, импульса движения и энергии двухфазной смеси
2.4.7. Замыкающие уравнения
2.4.8. Начальные и граничные условия для математической модели
2.5. Математическая модель течения двухфазного потока в свободном факеле распыла без учета тепломассообмена
2.6. Выводы по результатам второй главы
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ РАСПИЛИВАНИЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ
И ФОРМИРОВАНИЕ ДВУХФАЗНОГО ГАЗОЖИДКОСТНОГО
ПОТОКА В ГАЗОПРОВОДЕ
3.1. Исследование влияния конструктивных параметров распылителя и свойств жидкости на параметры истечения
3.1.1. Влияние параметров, определяющих геометрическую характеристику форсунки

3.1.2. Влияние длины входных каналов, длины сопла, длины камеры закручивания, угла конуса на входе в сопло
3.1.3. Влияние вязкости жидкости
3.2. Анализ результатов математического моделирования формирования и движения двухфазного потока в газопроводе
3.2.1. Анализ движения капель жидкости в факеле центробежной форсунки при отсутствии массообмена
3.2.2. Анализ влияния режима впрыска ингибиторного раствора и транспорта газа на формирование аэрозоля в прифорсуночной зоне
3.3. Разработка нового устройства по итогам численного эксперимента
3.4. Выводы по результатам численного эксперимента
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТИ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ФОРСУНКОЙ
4.1. Цели и задачи экспериментальных исследований
4.2. Описание экспериментальных стендов ;
4.2.1. Стенд для тарировки форсунок
4.2.2. Стенд для исследования форсунок при различной температуре впрыскивающей жидкости
4.2.3. Стенд для впрыска жидкости в плотную газовую среду
4.3. Выводы по результатам экспериментальных исследований
Глава 5. ПРИМЕНЕНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ФОРСУНОК ПРИ АЭРОЗОЛЬНОМ ИНГИБИРОВАНИИ ПРОМЫСЛОВЫХ ГАЗОПРОВОДОВ КАРАЧАГАНАКСКОГО И ОРЕНБУРГСКОГО НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
5.1. Описание объекта промысловых испытаний
5.1.1. Форсуночное устройство для впрыска ингибитора во внутрипромысловый газопровод малого диаметра

дой.
На наш взгляд, данный подход наиболее оправдан для исследования процессов, происходящих в прифорсуночной зоне реальных газопроводов, хотя методика и требует некоторой доработки применительно к рассматриваемым условиям.
Отметим, что во всех рассматриваемых методиках расчета формирования и развития факела центробежной форсунки предполагается, что число капель в спектре неизменно или уменьшается (при полном испарении некоторых капель). В то же время, как показано в работе [81], в ряде случаев более оправдан подход, основанный на существовании двух стадий формирования спектра капель: первичного распыливания жидкой пелены, вытекающей из сопла, и вторичного дробления наиболее крупных капель в результате аэродинамического воздействия на них газовой среды. Учет этого гак называемого вторичного дробления представляется весьма важным, особенно для ингибирования газопроводов высокого давления.