| Popis: |
oz TEPELİ ARAZİ BORU HATLARINDA SLUG AKIŞ AL-SHAREEF, Adel Yüksek Lisans : Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi : Doç. Dr. A. Suat BAĞCI Ocak, 1998, 130 Sayfa Tepeli arazi boru hatlarında iki-fazlı akış önemli pratik operasyon problemlerine neden olabilmektedir. Farklı eğimlerde olan tepeli arazi boru hattında sluglar akış halindeyken, sluglann uzunlukları ve karakteristikleri değişmektedir. Ek olarak, boru hattı boyunca düşük dirseklerde sluglar meydana gelebilmekte, yüksek dirseklerde kaybolmakta ve boylan uzamakta veya kısalabilmektedir. Bu olayı simule edebilmek için, matematik modeli ve bilgisayar programı geliştirilmiştir. Bu model, boru hatları bağlantılarında sink/kaynak kavramıyla oluşturulmuştur. Faklı eğimleri olan iki borunun bağlantı yeri dirsek olarak tanımlanmıştır. Dirsek, sink olarak sıvıyı biriktirmekte, kaynak olarak sıvıyı serbest bırakmaktadır, sink/kaynak kendine özgü karakteristik kapasitesine sahiptir. Bu kapasite, sıvı dirsekte biriktiği için pozitif, dirsekten dışarıya doğru vakıtıldığı için negatiftir. Bu tip bir inceleme, iki boru hattının bağlantısından akış olurken, dirsekteki yukarı doğru akışı, aşağı doğru akıştan ayırmaktadır. Yatay ve eğimli boru hatlarında, sıvı tutulması film kalınlığının hesaplanmasında hidrodinamik akış modeli kullanılmıştır. Eğer gaz kümesi içerisinde sıvı tutulması film kalınlığının değişmediği varsayılırsa, model sıvı tutulması film kalınlığını başarılı olarak bulmaktadır, sink/kaynak modelini geçerli kılmak için gerekli olan tüm parametrelerin hesaplanmasında diğer modellerde kullanılmıştır. Tepe ve arazinin slug akış üzerindeki tüm etkileri operasyon akış debilerine ve boru hatlarının düzeneklerine bağlıdır. Özel bir durum olan, yüksek yüzeysel sıvı ve gaz hızlarıyla benzer olan sabit slug frekansının etkisi çok az olarak bulunmuştur. İki bitişik boru hattında tabaka karakteristiklerindeki değişimlerin, yapay-slug oluşumu, yukarı akışta slug büyümesi ve aşağı akışta slug kaybolmasıyla ilgili olduğu bulunmuştur. Artan boru çapıyla, sıvı tutulması film kalınlığı azalmıştır. Slug uzunluğu, artan boru çapıyla, yukarı eğimli borularda artmış ve aşağı eğimli borularda azalmıştır. Büyük çaplı borularda, yüksek sink kapasiteleri olsa dahi, yapay-slug oluşma olasılığı artmıştır. Düşük sink kapasitelerinde, yüksek yüzeysel hızlarda yapay-sluglar oluşmamıştır. Slug akış karakteristikleri, düşük yüzeysel gaz ve sıvı hızlarında, büyük boru çaplarından ve düşük boru hattı eğimlerinden oldukça etkilenmiştir. Anahtar Sözcükler : Slug Akış, Tepeli Arazi Boruhatlan, İki-Fazlı Akış, Dirsek, sink/Kaynak, Hidrodinamik Akış, Yapay-Sluglar. VI ABSTRACT SLUG FLOW IN HILLY TERRAIN PIPELINES AL-SHAREEF, Add M. S., Department of Petroleum and Natural Gas Engineering Supervisor : Assoc. Prof. Dr. A. Suat BAGCI January, 1998, 130 Pages Two-phase flow in hilly terrain pipelines can cause significant practical operating problems. When slugs flow in a hilly terrain pipeline that contains sections of different inclinations they undergo a change of length and slug flow characteristics as the slug move from section to section. In addition, slugs can be generated at low elbows, dissipate at top elbows and shrink or grow in length as they travel along the pipe. A mathematical model and a computer program was developed to simulate these phenomena. The model was based on the sink/source concept at the pipeline connections. A connection between two pipeline sections of different slopes was conveniently called an elbow. An elbow accumulates liquid as a sink, and releases liquid as a source. The sink/source has a characteristic capacity of its own. This capacity is positive if the liquid can indeed be accumulated at the elbow or negative if the liquid is actually drained away from the elbow. This type of treatment effectively misolates the flow upstream from an elbow from that downstream, while still allowing flow interactions between two detailed pipeline sections. The hydrodynamic flow model was also used to calculate the film liquid holdup in horizontal and inclined pipelines. The model can successfully predict the liquid film holdup if the liquid film height is assumed to be uniform through the gas pocket. Many other models was used to calculate all the needed parameters to perform the sink source model. The over all effect of a hill or terrain on slug flow depends on the operating flow rates and pipeline configurations. For special case of near constant slug frequency corresponding to moderately high superficial liquid and gas velocities, this effect was found to be small. The changes in the film characteristics between two adjacent pipeline sections were found to be mostly responsible for the pseudo-slug generation, slug growth in upstream and dissipation in the downstream pipeline sections. The film liquid holdup decreased with increasing pipe diameter. The unit slug length increased at the upstream inclined pipes and decreased at the downstream inclined pipes with increasing pipe diameter. The possibility of pseudo-slug generation was increased at large pipe diameters even at high sink capacities. At low sink capacities, no pseudo-slugs were generated at high superficial velocities. The slug flow characteristics was more effected by low superficial gas and liquid velocities, large pipe diameters and shallow pipeline inclinations. Key Words : Slug Flow, Hilly Terrain Pipelines, Two-Phase Flow, Elbow, Sink/Source, Hydrodynamic Flow, Pseudo-Slugs. rv 130 |
