油水两相流动特性与混合粘度模型研究
发布时间：2020-05-09 11:07
【摘要】：油-水两相流广泛存在于石油、化工工业中,因湍流及剪切作用易生成稳定的油包水乳状液。本文在内径25.8 mm,长30.8 m的水平管中对不同粘度范围的油水两相流进行了系统的研究。主要研究内容和结论如下:采用可视拍摄、局部取样、显微拍照和压差分析等方法对不同粘度范围油-水两相流的流型进行了检测,根据各流型压降特性,将其分为两大类:油主导区流型与水主导区流型。油品粘度可以决定流型的种类,三种油品油主导区流型相同,均为油包水分散流(E w/o)、间歇流(E w/owintermittent)。其中,间歇流压降梯度波动剧烈,呈类周期性变化。除此之外,水主导区流型存在一定差别:中粘、高粘油品中未观察到常见于低粘油流型中的水包油分散流(D o/w),但发现水包油团分散流(D(E w/o)/w)及环状流(Ew/ow core-annular)。此外,油品粘度还会影响流型的转换,油品粘度升高,流型转换的临界含水率降低。在流型及其转变研究基础上,分析了不同流动参数及油品粘度对压降特性、反相特征与分散流水滴粒径的影响规律。结果表明,流动参数及油品粘度对压降特性、反相特征影响的本质是其对流型及其转换起作用:流速增大及粘度增加可降低流型转换的临界含水率,进而促进反相的发生。相比于油基流,水基流压降梯度较小,且含水率与温度对其影响甚微,因此宜采用水基流输送原油。流动参数及油品粘度对分散流水滴粒径影响的本质是其对水滴的破裂与聚并起作用:含水率及温度较高时,油相剪切作用减弱,水滴间的碰撞聚并效应起主导作用,分散水滴索特平均直径(SMD)较大。流速增大,油相剪切作用增强,SMD变小并趋于稳定。当连续相为油相时,油品粘度较高时分散相水滴粒径较小。采用因次分析法,关联多相流动、微观颗粒及非牛顿特性三个因素,提出了一种应用简单、适用性较强的油包水乳状液粘度建模方法,只需给出含水率、油相粘度、水滴粒径,便可准确地得到管流状态下的油水两相混合粘度。这一目标的实现,不仅具有重要的工程意义,而且对发展和完善多相流理论及原油流变学具有十分重要的意义。
【图文】：
实验环道包括＿：：不锈钢管和透明石＿英管；＿动力与针羹SX元包括１旱螺杆泵＇、质量逡逑流量计、温度传感器、压力变送器、差压传感器；温控系统包括：循环水浴和不锈钢套逡逑管；数据采集系统包括：高速采集卡、计算机和数据采集软件。详细流程如图２－１所示。逡逑Ｍ逦邋１０．５ｍ逦？逡逑？邋？６邋Ｖ３逡逑“逦＇邋（２）Ｙ邋＇逦￣邋＾５逦４泛邋了逡逑Ｉ１１逦７今邋Ｉ邋？邋３逦１逡逑，＇、，N逦？逦１＠邋■Ａ邋■，逡逑＠邋＠邋＠邋８邋？邋１０逡逑？逦邋７．０ｍ邋逦Ｘ．＿３．５ｍ￣＾逦？０．５ｍ－＾Ｍ＾＊０．５ｎｒ＾逡逑１－混合搅拌罐２－螺杆泵３－聚出旧压力表４－翁＿f埣疲担露却衅鳎叮沽Ρ渌推麇义希罚睿貉勾衅鳎福该魇⒐埽迹耍乓迪嗷茫茫模保眩道扇⊙爸茫保保莶杉低冲义希郑伞ⅲ郑病ⅲ郑场ⅲ郑础ⅲ郑担蚍у义贤迹玻笨匚掠退较嗔魇笛橄低呈疽馔煎义希疲椋纾玻卞澹樱悖瑁澹恚幔簦椋沐澹铮驽澹簦瑁邋澹簦澹恚穑澹颍幔簦酰颍澹悖铮睿簦颍铮欤欤澹溴澹妫欤铮麇澹欤铮铮疱义鲜笛榛返牢翰闾坠軁P构，内管为直？邋２５．８邋ｍｍ，长３０．８邋ｍ的示锈钢管道，其中包逡逑括一段内径２５．８邋ｍｍ，长０．５邋ｍ的透明石英管。实验介质在管内流动，采甩二甲基鞋油逡逑作为套管内温控循环介质，通过水洛进行精确控温。整个实验系统包覆聚氨酯材料，，以逡逑减少散热《＞由于空间限制，实验环道设计为Ｕ型结构，Ｕ型段的半径为０．４邋ｍ。为了保逡逑证实验段的严格水平，利用水准仪对实验环道进行水平校准，使绝对氋程差控制在±５逡逑ｍｍ以内。环道沿线布置５个压力测V⒆芎停锤鑫露炔怵傅
本文编号：2656047
【图文】：
实验环道包括＿：：不锈钢管和透明石＿英管；＿动力与针羹SX元包括１旱螺杆泵＇、质量逡逑流量计、温度传感器、压力变送器、差压传感器；温控系统包括：循环水浴和不锈钢套逡逑管；数据采集系统包括：高速采集卡、计算机和数据采集软件。详细流程如图２－１所示。逡逑Ｍ逦邋１０．５ｍ逦？逡逑？邋？６邋Ｖ３逡逑“逦＇邋（２）Ｙ邋＇逦￣邋＾５逦４泛邋了逡逑Ｉ１１逦７今邋Ｉ邋？邋３逦１逡逑，＇、，N逦？逦１＠邋■Ａ邋■，逡逑＠邋＠邋＠邋８邋？邋１０逡逑？逦邋７．０ｍ邋逦Ｘ．＿３．５ｍ￣＾逦？０．５ｍ－＾Ｍ＾＊０．５ｎｒ＾逡逑１－混合搅拌罐２－螺杆泵３－聚出旧压力表４－翁＿f埣疲担露却衅鳎叮沽Ρ渌推麇义希罚睿貉勾衅鳎福该魇⒐埽迹耍乓迪嗷茫茫模保眩道扇⊙爸茫保保莶杉低冲义希郑伞ⅲ郑病ⅲ郑场ⅲ郑础ⅲ郑担蚍у义贤迹玻笨匚掠退较嗔魇笛橄低呈疽馔煎义希疲椋纾玻卞澹樱悖瑁澹恚幔簦椋沐澹铮驽澹簦瑁邋澹簦澹恚穑澹颍幔簦酰颍澹悖铮睿簦颍铮欤欤澹溴澹妫欤铮麇澹欤铮铮疱义鲜笛榛返牢翰闾坠軁P构，内管为直？邋２５．８邋ｍｍ，长３０．８邋ｍ的示锈钢管道，其中包逡逑括一段内径２５．８邋ｍｍ，长０．５邋ｍ的透明石英管。实验介质在管内流动，采甩二甲基鞋油逡逑作为套管内温控循环介质，通过水洛进行精确控温。整个实验系统包覆聚氨酯材料，，以逡逑减少散热《＞由于空间限制，实验环道设计为Ｕ型结构，Ｕ型段的半径为０．４邋ｍ。为了保逡逑证实验段的严格水平，利用水准仪对实验环道进行水平校准，使绝对氋程差控制在±５逡逑ｍｍ以内。环道沿线布置５个压力测V⒆芎停锤鑫露炔怵傅
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