文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
水平管道油-气两相流段塞流特性的实验研究
姓名:黄阿勇
申请学位级别:硕士
专业:工程热物理
指导教师:李艳红;王经
20090201
上海交通大学硕士学位论文
水平管道油-气两相流段塞流特性的实验研究
摘要
段塞流是油气混输管道中一种最常见的流型,由于其流动的间歇性,
引起管道中持液率压力的剧烈波动,并使得运行在该流型下的油气混输
管道不得不接受间歇性的应力冲击,同时,离开管道末端的大液塞会引
起下游油气处理设备中的液位剧烈波动。为保证管线和下游油气处理设
备的最优设计和安全操作,对流型特性,尤其是段塞流特性,进行准确
分析至关重要。
在自行搭建的两相流实验装置上,本文对水平管道油气两相流进行
了以下几个方面的研究:
对水平油气两相流流型进行了实验研究。实验中观察到光滑分层流、
波状分层流、泡状流、伪段塞流和段塞流。根据实验数据绘制了流型图。
分析了三种流型(光滑分层流、波状分层流、段塞流)的压力压差
特征。根据段塞流的压力压差特性,对段塞特征参数(液塞速度、液塞
长度。液塞频率)的测量方法做了比较详细的介绍。
对伪段塞流和段塞流做了对比研究。伪段塞流和段塞流都会形成间
歇性堵管,需要结合三种特征来加以辨识。在压力脉动时序图上,段塞
流具有伪段塞流所没有的维持段特征,而且伪段塞流的压力振幅和液塞
的移动速度都明显低于段塞流
对水平管道油气两相流段塞流特性进行了实验研究。通过分析处理
实验数据,得到了段塞流各特征特征参数的值、特征参数的变化规律以
及它们之间的关系。再根据线性回归等数据处理方法,得到了滑脱系数、
液塞长度、液塞频率的数学表达式
将段塞单元简化,根据 Taitel-Dukler 一维两流体模型、气液两相动量
守恒和质量守恒,对液塞长度、液塞长度与液塞频率的乘积进行理论计
I
摘要
算。结果发现,该模型对它们的预测结果是可以接受的。

关键词:油气混输,段塞流,流动特性,流型和流型转变,特征参数
II
上海交通大学硕士学位论文
EXPERIMENTAL STUDY ON THE FLOW
CHARACTERISTICS OF OIL-GAS TWO-PHASE SLUG
FLOW IN HORIZONTAL PIPELINE
ABSTRACT
Slug flow is one of the most typical mon regimes of oil-gas
two-phase flow in transportation pipelines. This intermittent flow would
induce the liquid hold-up and the pressure in the system to fluctuate. As the
pipeline for oil-gas transportation is operated in this regime, an intense
fluctuation of liquid level in oil-gas separators at downstream of the line
would be caused when a liquid slug leaves the end of pipeline. In order to
increase the safety and optimize the conditions and operation of pipeline and
oil-gas separators, it’s very important to analyze the characteritics of the
regimes, especially the slug flow regime.
By detailed analysis and using a methodology developed specifically for
this study, the observed flow patterns were classified into stratified smooth,
stratified wavy, bubbly, slug, and Pseudo-slug flow regimes. Based on the
experimental data obtained in this study and parison with published
flow regime