起伏湿气管道低洼弯头内积液特性研究

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在起伏的湿天然气输送管道中,随着沿程温度、压力的变化,管内的天然气总会析出液体,如果此时气相的速度相对不高,这部分液体就容易在管道的低洼弯头内聚集,引发诸多问题,影响管线的正常运行。此外,由于积液的存在,其流动也将从单一的气相流动转变为气液两相流动,弯头处聚集的液体能否被气相带离弯头则完全取决于管道的操作条件。因此,研究湿天然气管道低洼弯头内积液的流动特性、精确预测出弯头内积液的流动情况,对于地处复杂地形的输气管线的设计及安全、高效运行都具有重要意义。  本文在开展深入文献研究的的基础上对湿气管道积液的形成机理以及流动情况进行了分析研究,指出在随着气相速度增大的过程中,弯头内积液在倾斜向上管段内的流动是一种特殊的低含液率气液两相流动,即ZNLF(zero net liquid flow)流动。随后以平衡分层流为流动型态,建立了以气相和液相动量方程为基础的控制方程,并对控制方程中的各项计算参数,根据不同气液相间界面形状给出相应的闭合关系式,通过编程计算,将其临界气相速度的预测结果与实验数据进行对比,分析。  在对已有的气液界面计算模型做理论研究和数据分析对比的基础上,本文针对ARS界面模型进行了两方面的改进:1)修正了界面润湿周长的计算关系式;2)在修正界面润湿周长的基础上改进界面摩擦系数的闭合关系式。通过将改进后模型的计算结果与实验数据进行对比分析,发现本文所修正、改进的模型计算结果精度较高,偏差较小。
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