石油处理-矿场集输管路课件.ppt
三、水平气液两相管路的压降计算,我国常用的两相管路压降计算式；杜克勒压降计算法贝克压降计算法。,1、我国常用的两相管路压降计算,它是按均相流模由能量守恒方程推导而得，均相流模型是把气液混合物看成为一种均匀介质，从而将气液两相管路当作单相管路来处理。在均相流模型中作出了两个假设：气相和液相的速度相等；气液两相已达到热力学平衡状态，气液相间无热量的传递，流动密度仅是压力的单值函数。,压降计算式推导的简要说明,压降计算式推导的简要说明,（1）压降基本计算公式,式中 p1、p2管路起、终点压力，Pa；气液混合物粘度，Pa s；Z气体压缩因子；T管路平均温度，K；G1液体质量流量，kg/s；L、d管长和管径，m；Ra空气的特性常数，287.0J/(kg k)；气液质量流量之比；g气体对空气的相对密度；C、n由流态决定的系数。,上式中主要符号的意义,（2）实用压降计算式,层流（C=64，n=1）,适用于液相原油粘度大于50mPas的油气混输水平管线的计算。,紊流光滑区（C=0.3164，n=0.25）,可用于考虑粘度影响的两相或三相流动、水平管的水力计算,（2）实用压降计算式,混合摩擦区（C=0.107，n=0.123）,（2）实用压降计算式,粗糙区（C=，n=0）,水力摩阻系数在粗略计算中可取0.0250.0371，当气液两相滑差较大时，应取较大的值。,（2）实用压降计算式,实践证明，粗糙区公式适用于原油粘度在50mPas以下，气油（液）比在120m3/t以内，原油含水不超过10，混输流速为l5m/s的管线计算时，误差不大；当混输流速在l1.5m/s以下，原油含水较高时，误差较大且计算值偏低。,（2）实用压降计算式,（3）流态的判定,计算两相管路压降时，需根据雷诺数确定流态，流态的确定方法同单相液体管路，雷诺数可用下式计算,我国各油田在进行两相混输管路计算时，习惯上采用粗糙区的计算公式，并按各自的经验选取合适的值。如：大庆油田认为，取=0.03。应该指出，随管路压力的降低，溶解于原油中的天然气会逐渐释放出来，气体的质量流量和流速都会增加，管路流态、油气物性等一系列参数均会改变，所以在计算较长的两相管路时，应将管路分成若干管段。,我国常用两相管路压降式的应用问题,2、杜克勒压降计算法,（1）研究思路在美国石油学会和美国煤气协会赞助下，休斯顿大学的杜克勒等人于1960年开始进行较大规模的气液两相管流研究工作，1964年开始发表了他们的论文，1969年出版了研究报告。杜克勒等人对水平两相管流的研究过程大致分三个阶段。,收集已发表的气液两相管路实验和实测数据，建立数据库；500多篇论文，20000多个数据用数据库中的数据评价已发表的气液两相流计算方法；检验六种计算方法，无一令人满意；相对而言，洛马法优于其它几种，但误差随管径的增加而加大；贝克法对大口径、高粘液体的两相管路误差较小 利用相似理论建立了压降计算的新方法。,杜克勒对水平两相管流研究的三个阶段,杜克勒在建立压降计算方法时。根据气液两相的速度是否相同、相间是否存在滑脱损失，把两相管路压降计算法分为两种情况，即杜克勒和压降计算法。,杜克勒法的划分,杜克勒法假设气液两相在管路内混合得非常均匀，符合均相流模型的条件，可把气液两相管路当作单相管路进行水力计算，只是在计算中用气液混合物的各项参数取代单相流体的参数。即管路的压降梯度用达西公式计算,（2）杜克勒法,（2）杜克勒法,（2）杜克勒法,杜克勒认为，流体沿管长流速的变化还将产生由加速度引起的压力损失，其计算式为,管路的平均压力。,（2）杜克勒法,管路内由于流体速度变化所引起的压力损失，与摩阻损失相比，一般很小，常可忽略。例如：一条直径12英寸、长40公里的管路，压降为0.7MPa，而由速度变化引起的压降仅1.1610-3MPa，占1.6。,（2）杜克勒法,（3）杜克勒法,杜克勒认为，在实际管路中气液两相的流速常不相同，相间存在滑脱。只有在流速极高的情况下才可近似认为两相间无滑脱存在。因而，他利用相似理论并假定沿管长气液相间的滑动比不变，建立了相间有滑脱时管路压降的计算方法。,（3）杜克勒法,两相管路的压降、流速、粘度和雷诺数的计算方法与法相同，气液两相混合物的密度f计算式不同。,气液流速相同，相间无滑脱，=、HL=RL，上式与杜克勒法的密度计算式相同，则法与法完全相同。因而，可把杜克勒法看作是法的一个特例。,（3）杜克勒法,截面含液率HL,求气液混合物密度时，须知截面含液率HL，杜克勒利用数据库中储存的实测数据，得到截面含液率、体积含液率和雷诺数之间的关系曲线如下图所示。,RLRe一HL关系曲线,假设HL,计算f,计算Re,查出HL,HL-HL 0.05,HL=HL,否,是,截面含液率的计算框图,水力摩阻系数,相间有滑脱的水平两相管路的水力摩阻系数由下式计算：,C为系数，是体积含液率RL的函数，由数据库实测数据归纳而得的CRL关系曲线见下图。,CRL关系曲线,CRL关系曲线的表达式为,水力摩阻系数,对杜克勒法的评价,杜克勒法考虑了气液相的滑脱，比较接近实际，是目前应用最广泛的一种方法，且适应性较强，尤其对粘性流体(粘度较大的原油）的混输管路，阻力计算误差较小。杜克勒用数据库中的实测数据进行了检验。他认为法又优于法。,对杜克勒法的评价,但由于数据库内实测数据的局限性、杜克勒建议其法的适用范围为：截面含液率为0.011.0，体积含液率为0.0011.0；管径不大于5.5英寸；两相雷诺数为600200000。,
