水平T管中段塞流的响应特性试验研究

发布时间：2017-10-04 08:28

  本文关键词：水平T管中段塞流的响应特性试验研究

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【摘要】：气液两相段塞流是油气长距离输送管线中最常出现的流型之一,液塞和气塞的交替流动导致其流动工况复杂多变,目前对其的研究有待完善。本次试验以空气和水为介质,在两种不同管径的透明的水平T型有机玻璃管中,对气液两相段塞流压力、压差、持液率的响应特性进行了深入系统的研究。主要研究内容和结论如下:气液两相段塞流经过水平T型管分叉口时,会出现流量分配不均匀现象。径向支管中有较多的气体,轴向支管中有较多的液体,变径水平T型管中气液两相流量分配更均匀,改变气相折算速度,气液两相流量分配更均匀。水平T型管中,各管段压力的幅值和最值、压力波动曲线的类周期性和概率密度函数的分散性都随着气液相折算速度的增大而增大。主管压力的幅值、最值和压力波动曲线的类周期性高于支管,轴向支管压力的幅值、最值和压力波动曲线的类周期性大于径向支管,液相折算速度对压力波动的类周期性影响更明显,各管段压力的概率密度函数呈单峰、双峰、多峰多样性分布。相同工况下,变径和等径的水平T型管中各压力统计参数变化规律略有不同。水平T型管中,各管段压差的幅值和最值、压差波动曲线的类周期性和概率密度函数的分散性都随着气液相折算速度的增大而增大。主管压差波动曲线的类周期性和相邻两取压点的差值大于支管,轴向支管压差波动曲线的类周期性和相邻两取压点的差值大于径向支管。只有等径径向支管压差波动曲线的概率密度函数呈双峰分布,其它管段均呈单峰正态分布。等径径向支管压差波动的功率谱函数范围最大,范围和幅值变化不明显,其他管段功率谱函数的范围均随气液相折算速度的增大而增大,幅值变化不规律。相同工况下,变径和等径的水平T型管中各压差统计参数变化规律略有不同。水平T型管主管中,段塞流持液率波动曲线呈类周期性变化,改变液相折算速度,类周期性变化更明显,持液率的概率密度函数呈双峰分布,气液相折算速度明显影响高持液率对应的液塞区和低持液率对应的液膜区的峰值。
【关键词】：段塞流 水平T型管 响应特性 试验研究
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE832
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 引言8-15
• 1.1 研究的背景及意义8-9
• 1.2 段塞流的物理模型9
• 1.3 段塞流形成机理研究现状9-11
• 1.4 段塞流响应特性研究现状11-13
• 1.4.1 段塞流压力波动特性研究现状12
• 1.4.2 段塞流压差波动特性研究现状12
• 1.4.3 段塞流持液率波动特性研究现状12-13
• 1.4.4 T型管内相分离研究现状13
• 1.5 本文研究的主要内容13-15
• 第二章 试验系统及数据处理15-23
• 2.1 物理试验系统15-17
• 2.2 试验步骤17-18
• 2.3 测量装置18-19
• 2.3.1 涡街流量计18
• 2.3.2 质量流量计18-19
• 2.3.3 压力和差压变送器19
• 2.3.4 双平行电导探针19
• 2.4 数据采集及分析系统19-21
• 2.5 试验数据的分析理论21-23
• 第三章 水平T型管中段塞流的压力波动特性23-39
• 3.1 水平T型管中段塞流的压力波动23-31
• 3.1.1 等径水平T型管主管段塞流的压力波动23-25
• 3.1.2 等径水平T型管径向支管段塞流的压力波动25-26
• 3.1.3 等径水平T型管轴向支管段塞流的压力波动26-28
• 3.1.4 变径水平T型管径向支管段塞流的压力波动28-29
• 3.1.5 变径水平T型管轴向支管段塞流的压力波动29-31
• 3.2 水平T型管中段塞流压力波动的概率密度函数31-39
• 3.2.1 等径水平T型管主管段塞流压力波动的概率密度函数31-32
• 3.2.2 等径水平T型管径向支管段塞流压力波动的概率密度函数32-34
• 3.2.3 等径水平T型管轴向支管段塞流压力波动的概率密度函数34-35
• 3.2.4 变径水平T型管径向支管段塞流压力波动的概率密度函数35-37
• 3.2.5 变径水平T型管轴向支管段塞流压力波动的概率密度函数37-39
• 第四章 水平T型管中段塞流的压差波动特性39-58
• 4.1 水平T型管中段塞流的压差波动39-46
• 4.1.1 等径水平T型管主管段塞流的压差波动39-40
• 4.1.2 等径水平T型管径向支管段塞流的压差波动40-42
• 4.1.3 等径水平T型管轴向支管段塞流的压差波动42-43
• 4.1.4 变径水平T型管径向支管段塞流的压差波动43-45
• 4.1.5 变径水平T型管轴向支管段塞流的压差波动45-46
• 4.2 水平T型管中段塞流压差波动的概率密度函数46-52
• 4.2.1 等径水平T型管主管段塞流压差波动的概率密度函数46-47
• 4.2.2 等径水平T型管径向支管段塞流压差波动的概率密度函数47-48
• 4.2.3 等径水平T型管轴向支管段塞流压差波动的概率密度函数48-49
• 4.2.4 变径水平T型管径向支管段塞流压差波动的概率密度函数49-50
• 4.2.5 变径水平T型管轴向支管段塞流压差波动的概率密度函数50-52
• 4.3 水平T型管中段塞流压差波动的功率谱函数52-58
• 4.3.1 等径水平T型管主管段塞流压差波动的功率谱函数52-53
• 4.3.2 等径水平T型管径向支管段塞流压差波动的功率谱函数53-54
• 4.3.3 等径水平T型管轴向支管段塞流压差波动的功率谱函数54-55
• 4.3.4 变径水平T型管径向支管段塞流压差波动的功率谱函数55-56
• 4.3.5 变径水平T型管轴向支管段塞流压差波动的功率谱函数56-58
• 第五章 水平T型管主管段塞流持液率波动特性58-65
• 5.1 平行电导探针测量段塞流持液率原理58
• 5.2 平行电导探针的选择和标定58-59
• 5.3 采集电压电路图原理59-61
• 5.4 水平T型管主管段塞流持液率波动61-63
• 5.5 水平T型管主管段塞流持液率波动的概率密度函数63-65
• 第六章 结论与展望65-68
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间发表的论文73-74

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本文编号：969642