دانلود تحقیق جريان گاز پايا درون لوله ها - دانلود فایل
دانلود فایل دانلود تحقیق جریان گاز پایا درون لوله ها
دانلود فایل دانلود تحقیق جريان گاز پايا درون لوله ها معرفي: لوله ها وسيله اي اقتصادي هستند كه توليد (درون thbing و casiog) و انتقال ( توسط خطوط جريان و خطوط لوله) سيالات را در حجم بالا فراهم مي كنند.
ساخت و نصب آنها راحت است و داراي طول عمر تقريباً نامحدودي مي باشند. به علت پيوسته بودن جريان، حداقل امكانات ذخيره سازي در دو انتهاي ( قسمت توليدي و مصرفي) لازم مي باشد. هزينه هاي عملياتي بسيار پايين است و جريان در هر شرايطي از آب و هوا با كنترل مناسبي ضمانت شده است ( خط لوله نصب شده معمولاً در دامنه وسيعي از حجم جريان سيال به خوبي عمل مي كند).
تلفات جابجايي از قبيل spillage وجود ندارد مگر آنكه لوله ها نشت كنند كه به راحتي تشخيص داده مي شوند و تعمير مي شوند.
جريان گاز درون سيستم لوله اي شامل جريانهاي افقي، شيب دار و عمودي و در انقباض هاي لوله اي مانند choke ( شير) جاري مي شود.
مباني جريان گاز:
تمامي معادلات جريان سيالات از يك موازنه انرژي پايه مشتق مي شود كه براي جريان پايا ( غير وابسته به زمان) به صورت زير بيان مي شود:
تغييرات انرژي ورودي + تغييرات انرژي جنبشي+ تغييرات انرژي پتانسيل+ كار اعمال شده به روي سيال+ انرژي گرمايي اضافه شده به سيال + كارشافت ( حركتي) سيال بر محيط= صفر
بنابراين بر روي يك مبناي واحد جرم، موازنه انرژي براي سيال تحت شرايط پايا به صورت زير نوشته مي شود:
كه در آن :
U: انرژي دروني v: سرعت سيال Z : ارتفاع از سطح مبدأ
P: فشار V: حجم واحد جرم سيال Q: گرماي اضافه شده به سيال
Ws: كار شافت توسط سيال بر روي محيط g: شتاب جاذبه
gs: ضريب تبديل وابسته به جرم و وزن
اين روابط پايه اي از چندين روش بدست مي آيند. معمولاً به موازنه انرژي مكانيكي با استفاده از قوانين مشهور ترموديناميك براي آنتالپي تبديل مي شوند.
كه در آن: =h آنتالپي ويژه سيال =T دما =S آنتروپي ويژه سيال
معادله 1 به صورت زير در مي آيد:
براي يك فرايند ايده آل، ds=-dQ/T . از آنجائيكه هيچ فرايندي ايده آل ( يا برگشت پذير) نيست، ds≥ - dQ/T يا Tds= -dQ+dlw كه Lw، افت كار به علت وجود برگشت ناپذيريهاي بسياري از قبيل اصطلاك مي باشد. در جايگزيني اخير معادله 1 به صورت زير در مي آيد:
با صرفنظر از كار شافت، و ضرب در دانسيته سيال ρ :
تمام بخش هاي معادله 3 واحدهاي فشار دارند. معادله 3 به صورت زير نيز مي نتواند نوشته شود:
يا
كه ΔPf بيانگر افت فشار به علت اصطكاك است و مستقل از شرايط جريان حاكم مي باشد، انواع رژيمهاي جريان تك فاز و عدد رينولدز:
چهار نوع جريان تك فاز وجود دارد: آرام، بحراني، انتقالي ( گذرا) و آَشفته ( شكل 1).
رينولدز، بكاربرد تحليلهاي ابعادي را براي پديده هاي جريان و نتيجه گيري كرد كه رژيم جريان غالب، تابعي از گروه بي بعد زير كه به عدد رينولدز معروف است مي باشد.
عدد رينولدز = نيروهاي اينرسي تقسيم بر نيروهاي ويسكوزيتي = dvρ/µ كه در آن =d قطر دروني مجرايي كه سيال درون آن جريان دارد.
V= سرعت سيال ρ= دانسيته سيال µ= ويسكوزيته سيال
براي سطح مقطع غير از دايره اي، يك قطر معادل،de، تعريف شده است به صورت چهار برابر قطر هيدروليك، Rh، به كار مي رود به جايd:
براي مثال، براي يك كانال جريان با سطح
مقطع مربعي ( a×a) :
a2: سطح مقطع جريان =4a محيط تر شده
بنابراين
(6)de=4(a2/4a)a
براي جريان درون يك حلقه casing – Tubing، با پوششي دروني با قطر dci و قطر خارجي لوله برابر با dto:
زبري لوله :
اصطكاك براي جريان درون يك لوله تحت تاثير زبري ديوار لوله است. هر چند، زبري لوله به راحتي و يا مستقيماً قابل محاسبه نيست و زبري مطلق لوله،Є، به صورت متوسط ارتفاع برجستگي هاي با اندازه يكنواخت مي باشد.
اين زبري با استفاده از لوله و در معرض سيال قرار گرفتن آن تغيير مي كند. در ابتدا لوله داراي ذرات ريزي است كه ممكن است توسط جريان سيال درون لوله برداشته شود. سيال همچنين موجب افزايش زبري با ايجاد ساييدگي و خوردگي در لوله مي شود و يا با موادي رسوبي كه به ديواره لوله مي چسبند. بنابراين تخمين زيري لوله بسيار مشكل است معمولاً، زبري مطلق توسط مقايسه ضريب اصطكاك مشاهده شده با آنچه در نمودار مودي داده مي شود تعيين مي شود. اگر هيچ اطلاعات زبري موجود نباشد، مقدار = 0.0006 Є اينچ به كار مي رود. بعضي از اندازه هاي رايج زبري در زير نشان داده شده است. ( هندبوك مهندسي شيمي 1984).
جريان گاز پايا درون لوله ها: 1
مباني جريان گاز: 1
زبري لوله : 9
ضريب اصطكاك: 11
محدوده مجاز فشار براي لوله ها: 14
سرعت مجاز جريان در لوله ها: 15
جريان افقي: 16
فشار ميانگين در يك خط لوله گاز 20
راندمان خط لوله: 25
ضريب انتقال: 26
جريانهاي تك فازي عمودي و شيب دار گاز: 26
فشار استاتيك ته چاه SBHP: 29
روش دماي ميانگين و ضريب Z (Z فاكتور): 30
روش Sukkar – Carbell: 31
روش سوكار – كرنل: 38
جريان گاز درون حلقه annulus: 41
محدوديت هاي محاسباتي جريان عمودي: 43
جريان گاز بر روي زمينهاي شيب دار: 44
تصحيح استاتيك: 44
تصحيح جريان: 46
جريان گاز درون محدود كننده ها: 48
جريان بحراني: 53
دماي جريان در خطوط لوله ( افقي): 56
دماي جريان در چاه ها: 59
منابع و مأخذ: 61