水平变径管中气水两相段塞流响应特性实验研究
本文关键词: 段塞流 变径管 响应特性 试验研究 图像处理 出处:《西安石油大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:段塞流是油气混输管道中较为常见的一种流型,其流动的间歇性、不稳定性在生产过程中带来许多问题,譬如:管件疲劳失效、管路运行恶化以及影响设备测量精度。为保证输送管线、沿线相关测量设备以及下游处理设备的设计优化,对段塞流的研究势在必行。在以西安石油大学多相流实验室为依托自行搭建的实验平台上,本文对水平变径管中气水两相段塞流进行了研究。主要研究内容如下:系统研究了变径管气水两相段塞流压力和压差的波动特性,研究结果表明:段塞流压力和压差信号均呈现出类周期性波动,变径管前压力压差波动的周期性更加明显;折算液速是造成压力波动周期及波动频率变化的主要因素。变径管前后,系统压力随变径管的变径角度和折算液速增大而增大,并且变径管入口粗管中的系统压力大于出口细管中的压力。压力概率密度分布为单峰、双峰、多峰的复杂分布形式,压差概率密度分布为单峰分布形式。压力和压差概率密度分布的分散性随变径角度和折算液速增大而增大。压差波动功率谱函数密度具有波动频率稳定且范围小的特点。本文采用图像数字处理方法对段塞流持液率进行了测量,文中对持液率的获取方法做了详细的介绍。变径管入口粗管中持液率呈现出类周期性波动特征,出口细管中持液率周期性不明显;液塞及液膜区的持液率均随液相折算速度增大而增大;入口粗管中的持液率概率密度分布形式较为单一,出口细管中的持液率概率密度分布形式较为复杂。
[Abstract]:Slug flow is a common flow pattern in oil and gas pipeline. The intermittent flow and instability of slug flow bring many problems in the production process, such as fatigue failure of pipe fittings. The deterioration of pipeline operation and the impact of equipment measurement accuracy. In order to ensure the design optimization of transmission line, related measuring equipment along the line and downstream processing equipment, It is imperative to study slug flow. On the experimental platform based on the multi-phase flow laboratory of Xi'an Petroleum University, In this paper, the gas-water two-phase slug flow in a horizontal variable diameter tube is studied. The main contents are as follows: the fluctuation characteristics of the pressure and pressure difference of the gas-water two-phase slug flow in the variable diameter tube are studied systematically. The results show that the signals of slug flow pressure and pressure difference show a kind of periodic fluctuation, and the periodicity of pressure difference fluctuation in front of variable diameter pipe is more obvious. The converted liquid velocity is the main factor that causes the variation of the pressure fluctuation period and frequency. Before and after the variable diameter tube, the pressure of the system increases with the increase of the variable diameter angle and the converted liquid velocity of the variable diameter tube. And the system pressure in the inlet thick tube of variable diameter tube is larger than that in the outlet tube. The probability density distribution of pressure is a complex distribution form of single peak, double peak and multiple peak. The distribution of pressure difference probability density is in the form of single peak distribution. The dispersion of pressure and pressure difference probability density distribution increases with the increase of diameter angle and reduced liquid velocity. The density of power spectrum function of pressure difference fluctuation has stable fluctuation frequency and small range. The digital image processing method is used to measure the liquid holdup of slug flow. In this paper, the method of obtaining liquid holdup is introduced in detail. The liquid holdup in the inlet coarse tube of variable diameter tube shows the characteristic of quasi-periodic fluctuation, but the periodicity of liquid holdup in outlet tube is not obvious. The liquid holdup in the liquid slug and liquid film region increases with the increase of the liquid conversion velocity, and the probability density distribution form of the liquid holdup in the inlet tube is simple, and the distribution form of the liquid holdup probability density in the outlet tube is more complex.
【学位授予单位】:西安石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE832
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,本文编号:1536759
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