Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

где Рг - текущая плотность газа; рн, - плотность жидкости.

0,073

где Стж - поверхностное натяжение жидкости; Цу - вязкость жидкости.

Все приведенные величины принимаются при среднем текущем давлении и температуре, характерных для рассматриваемого трубопровода или его участка.

Пример 1.4.-1. Определить преобладающую структуру газонефтяного потока в горизонтальном трубопроводе при стандартных условиях, если й(в = 0,257 м, (7г=3,89 м/с и рг=0,722 кг/м. При характерных для данного трубопровода средних давлении и температуре дж = = 0,0121 мз/с, рг=53,2 кг/мз, p = 777 кг/ш\ p = 0,58 мПа и аж = = 0,0167 Н/м.

м.ж- о - о"785"о,2572 " КГ/(м2-с),

0,0121-777

3,89-0,722

По уравнениям (1.4-1) и (1.4-2) поправочные коэффициенты

Х = 0,073

53,1-777

1,20-998

= 5,87.

0,0167

103-5.8.10-"

998 \2

=4,31.

Значение ординаты по графику 1.4-2

к ~ 5,87 -

а значение абсциссы

у„.я,Щ 181-5,87-4,31

м.г ~ 54,1 ~

Сопоставление полученных значений с данными графика на рис. 1.4-1 показывает, что при данных условиях структура потока должна быть пробковой.

б) Метод расчета по Локарту и Мартинелли

Эти авторы указывали на то, что давления по обе стороны поверхности раздела газ - жидкость равны и сумма площадей поперечных сечений, занимаемых жидкостью и газом, равна площади поперечного

сечения трубопровода. На основе зкспериментальных данных Локар-том и Мартинелли предложены соотношения

АРж.г==ЛРг?.

(1.4-3) (1.4-4)

где Арг - потери напора на трение при условии, что все сечение трубопровода заполнено газом; Држ - потери напора на трение при условии, что все сечение трубопровода заполнено жидкостью (Бэйкер, 1954);

Арж и Apr можно рассчи-

тать с помощью методов, описанных в главах 1.1 и 1.2 соответственно. Для определения Фг и Фж Локарт и Мартинелли построили графические зависимости, приведенные на рис. 1.4-3 (Шлихтинг, 1970). Расчеты вести можно с помощью любого из двух уравнений (1.4-3) или (1.4-4). Затем по рис. 1.4-3 определяется Фг либо Фж в зависимости от л;= (Лрж/Арг)° Как для Фг, так и для Фж на этом рисунке приведены кривые, соответствующие ламинарному и турбулентному течению жидкости или газа, взятых в отдельности. Для каждой фазы рассчитывается число Рейнольдса при условии отсутствия второй фазы. Ниже приведены соответствующие кривые.

Течение жидкости Течение газ-а Кривая

Рис. 1.4-3. Зависимости Фг и Фж от (Држ/Дрг)"

Ламинарное Турбулентное Ламинарное Турбулентное

Ламинарное Ламинарное Турбулентное Турбулентное

Условия ламинарного течения как жидкости, так и газа - поддержание соответствующих чисел Рейнольдса меньше 1000. Для турбулентного течения необходимо условие, чтобы эти числа были более 2000.

Метод Локарта и Мартинелли не учитывает структуру потока. Тем не менее последующие исследования показали, что метод обеспечивает достаточное приближение, особенно если вязкость жидкости колеблется в пределах около 0,05 Па-с и если жидкая фаза не содержит воду (Шлихтинг, 1970).

в) Совершенствование метода Локарта и Мартинелли

Несколько исследователей попытались получить соотношения для определения параметра Фг, входящего в уравнения (1.4-3) и (1.4-4).

Первой наиболее широко известной работой в этом направлении была работа Бэйкера, выполненная в 1954 г., в которой он предложил поправочную формулу, учитывающую структуру потока в соответствии с рис. 1.4-2. Для каждой структуры Бэйкером предложена отдельная формула. В дальнейшем было установлено, что точность формул Бэйкера уступает точности формул, предложенных Локартом и Мартинел-

Таблица 1.4-1

Сравнение некоторых параметров, определенных методами Локарта - Мартинелли и Бэйкера

ли (Дюклер, Уикс и Кливленд, 1964). Дюклер представил также таблицу, суммирующую результаты экспериментов (табл. 1.4-1), погрешности Р, а также стандартное отклонение а и параметра а, характеризующие перепад давления, и рассчитанные по двух методикам. Под погрешностью понимается относительная ошибка

100%.

(1.4-5)

Как известно, в случае распределения Гаусса а является мерой разброса измеренных величин от среднего значения. Примерно 68% измеренных величин находятся в данном случае в диапазоне ±а относительно среднего значения. Однако распределение измеренных значений довольно часто отличается от распределения Гаусса. В таких случаях мера разброса данных о может характеризоваться отклонением параметра от среднего значения, учитываемым 68% измеренных величин. В формуле (1.4-5) Xi отражает измеренные величины, а хе- базовое значение (среднее).

Хугендорн, так же, как и Бэйкер, предложил поправочные формулы для каждой структуры газожидкостного потока. Эти формулы позволяют прогнозировать перепад давления с высокой степенью точности, особенно для жидкостей вязкостью от 0,005 до 0,1 Па-с.

Чисхольм и Лэрд дали соотношения, учитывающие относительную шероховатость и пригодные для расчета турбулентного течения относительно маловязких жидкостей (вязкостью от 0,0005 до 0,002 Па-с).

Шлихтинг разработал метод расчета, применимый в широком диапазоне вязкостей жидкости от 0,01 до 60 Па-с, им при от-