矿场集输管路.PPT

石油工程学院 李凌峰 电话 邮箱：lilfeng_cn@ 倾斜混输管道的压降计算 一、沿线地形起伏对混输管流的影响 混输管道沿线存在地形起伏是不可避免的。在倾斜混输管道的上坡段，由于受到重力的影响，混输流中的液相流速减慢，液体所占的流通面积增大，平均截面含液率增大；气相流通面积减小，流速加快，平均截面含气率减小。 在管道的下坡段，由于重力和浮力的作用，混输流中的液相流速加快，液体所占的流通面积减小，平均截面含液率减小；气相流通面积增大，流速减慢，平均截面含气率增大。由于液体的密度比气体的密度大的多，在下坡段所回收的压能不能完全补偿上坡段举升流体所消耗的能量，所以混输管道的沿线存在地形起伏时，管道的压降除克服沿程摩阻外，还包括上坡段举升流体所消耗的静压损失。 地形起伏对混输管道附加压降的影响是不能忽视的，据资料介绍，美国有一条直径为400㎜的两相流混输管道，沿线通过36个不大的小山丘，按水平管估算的压降为1.7×105Pa，而投产十天后压降稳定在20.4×105 Pa，可见由于地形起伏的影响，压降增加了11倍。 谢谢! 环状流 7.环状流 随着气流的速度进一步提高，不同心的环状液层变薄，形成环状流，气体携带着液滴以较高的速度在紧挨管壁的环状液层的中心通过。 弥散流 8.弥散溜 当气体的流速更大时，环状液层被气体吹散，以液雾的形式随高速气体流向前流动。 相间能量损失 在混输管道流动中，不同相介质之间的速度常常不同，使相间存在能量交换和损失，造成较大的压力降。如，流速较高的气体，常常把一部分液体拖带到气体中去。被携带的流体，脱离液流主体时要消耗能量，被气流吹成液滴或颗粒更小的雾滴要消耗能量，由流速较慢的液流主体进入流速较快的气流中的液滴或雾滴得加速要消耗能量。当液流波峰达到管顶，液流占有整个管路界面时，高速流动的气体冲散阻碍它流动的液塞时也要损失能量。液体剧烈的起伏造成相间界面粗糙，增加了相见滑脱损失。还有液面的起伏使气体流道面积忽大忽小，气体忽而膨胀忽而压缩，气体流动方向也随液面起伏而变化，这些也都使两相流动时相间能量损失增加。 存在传质现象 流动不稳定 水平油气混输管道的压降计算 由于影响混输管道流动状态的因素众多，导致混输管道的压降计算要比单相流管道复杂的多。从理论上找到一种考虑各种因素影响的混输管道压降计算方法是困难的。目前，在研究混输管道的压降计算时，通常是根据某类混输流型的主要特征，在某些假设条件的基础上使问题简化为一定的模型，如均相流模型、分相流模型、流型模型等。 气液两相管路的处理方法 根据连续性方程、动量方程和能量方程 均相流模型 分相流模型 流型模型 一、均相流模型计算混输管道压降 均相流模型的假设条件： 一是气液混合输送的气相流速和液相流速、管道截面含气率和体积含气率、混合物的流动密度和真实密度等参数相等； 二是被输送的气液两相介质达到热力学平衡状态，气相和液相间无热量的传递，流动介质的密度仅是压力的单值函数。 在满足以上假设条件下，可以把被输送的气液混合物当作一种均匀介质对待，把气液混输管道当作单相输送管道处理。均相流模型用于计算 气泡流和弥散流混输管道的压降与实际情况比较接近。 按照均相流模型的思路，根据能量守恒方程的推导，可得到混输管道不同流态的压降计算公式为： ①层流： ②紊流光滑区： ③混合摩擦区: ④粗糙区： 式中 PQ，PZ ──分别为管道起点和终点的输送压力（绝），Pa； μ──被输送混合物的动力粘度，Pa·s； Z──被输送气体的压缩因子； Ml──被输送液体的质量流量，kg/s； L,d ──分别为混输管道的长度和管径，m； δg──标准条件下被输气体对空气的相对密度； η──被输送的气相与液相的质量流量之比， ； λ——混输管道的阻力系数，一般取λ＝0.0025～0.0037，当气液两项滑差较大时取较大的值； T──混输管道中混合物的平均温度， K。 其中，tQ和tZ分别是被输送混合物在管道起点和终点的温度，0C。 利用上述公式计算混输管道的压降时，流态的判别方法与单相液体管道相同，雷诺数的计算公式为： 各流态区的划分见表4－1。 实践证明，在被输送混合物的气油比低于120m3/t、原油粘度小于50㎜2/s、体积含水率低于10％、混合物平均流速在1~5m/s的情况下，应用以上公式计算混输管道压降的结果与实际情况相比，误差较小。 表4－1 流态区的划分 流态 雷诺数 层流 2000 ? 紊 ? 流