Numerical study of oil-water two phase annular flow in hydrocarbon transportation pipelines
Hidrokarbon taşıma boru hatlarında petrol-su iki fazlı akış modellerinin sayısal çalışması
- Tez No: 827000
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÖKTÜRK MEMDUH ÖZKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 143
Özet
Yatay uzun borularda ağır ve konvansiyonel petrol taşımanın sorunu, yüksek viskozite nedeniyle yüksek sürtünme kayıplarına sahip olmasıdır. Sürtünmeyi azaltmanın en kolay yolu yağı suyla karıştırmaktır. Bu çalışmada dairesel yatay bir borudaki iki fazlı akışın (su ve yağ) sayısal analizi incelenmiştir. Dış yüzeydeki (dairesel) delikli deliklerden enjekte edilen su ile yağın (borunun çekirdeğindeki) halka şeklindeki akışı incelenmiştir. İki fazlı akışın yönetici denklemleri (kütle ve momentum) CFD kullanılarak sayısal olarak çözüldü. Çalışmanın ana parametreleri türbülans modelinin etkisi, yağ ve suyun Reynolds sayısı ve enjekte edilen suyun faz açısıdır. Sonuçlar hız profilleri, basınç düşüşleri ve hacim oranları kullanılarak sunulmaktadır. Standart k-ε modelinin diğerleri arasında en iyi halka şeklini verdiği bulunmuştur. Ayrıca sonuçlar, en iyi dairesel akış yapısının Rew=6587 ve Reoil=3317 olduğunda elde edildiğini gösterdi. Radyal mesafedeki hız profili z/D= 9,8 mesafede borunun başlangıcında artarken, Reoil=10727'de z/D= 98,4 olduğu bulunmuştur. Maksimum, Reoil=9809 için z/D= 59.05'te gözlemlendi. Enjektör çapındaki artış, Rew=16620 ve Reoil=9809 için boru içindeki sıvı akışının momentumunu arttırdı. Delik sayısı arttıkça akış hızı değerinin de arttığı ancak akışın kararlılığı için ulaşılan en iyi durumun β=0,028 olduğu görülmüştür. Faz açısı 45° olduğunda halkasal oluşumun tamamlandığı ancak diğer faz açılarında şeklinde deformasyonların olduğu görüldü. Elde edilen en iyi durum diğer vakalarla karşılaştırıldığında 45° idi. Son olarak radyal mesafe ile basıncın suyun giriş hızıyla doğru orantılı olduğu ortaya çıktı. Rew=11976'da basınç 70000 Pa'ya kadar yükseldi.
Özet (Çeviri)
The problem with heavy and conventional oil transportation in horizontal long pipes is that it has high friction losses because of high viscosity. The easiest way to reduce friction is to mix the oil with water. A numerical analysis of two-phase flow (water and oil) in a circular horizontal pipe was investigated in this study. The annular flow of oil (in the core of the pipe) with injected water from perforated holes on the outer surface (annular) was studied. The governing equations (mass and momentum) of the two-phase flow were solved numerically using CFD. The main parameters of the study are the effect of the turbulence model, Reynolds numbers of oil and water, and the phase angle of injected water. The results are presented employing velocity profiles, pressure drops, and volume fractions. It was found that the standard k-ε model gives the best annular shape among others. Also, the results showed that the best annular flow structure is achieved when 〖Re〗_(w )=6587 at 〖Re〗_(oil )=3317. The velocity profile in the radial distance increased at the beginning of the pipe at a distance of z/D= 9.8, whereas it was found to be z/D= 98.4 at 〖Re〗_(oil )=10727. The maximum was observed at z/D= 59.05 for 〖Re〗_(oil )=9809. The increase in the injector diameter increased the momentum of the fluid flow inside the pipe, for 〖Re〗_(w )=16620 and 〖Re〗_(oil )=9809. It is noted that the value of the flow velocity increases with an increase in the number of perforations, but the best case reached was found to be β=0.028 for the stability of the flow. The annular formation was found to be complete when the phase angle is 45°, however, there are deformations in the shape for other phase angles. The best case obtained was 45° compared to the rest of the cases. Finally, it was revealed that the pressure with the radial distance is directly proportional to the inlet velocity of water. At 〖Re〗_(w )=11976, the pressure increased up to 70000 Pa.
Benzer Tezler
- Numerical simulation of two-phase oil and water flow
İki fazlı petrol ve su akışının sayısal simülasyonu
ATAKAN SEVER
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ONUR
- Analysis of non-boiling gas-liquid two-phase flow through flow components: Experimental investigation and numerical modelling
Akış elemanlarında kaynamasız hava-su iki fazlı akışının analizi: deneysel inceleme ve sayısal modelleme
ERGİN KÜKRER
Doktora
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDİL ESKİN
- Rezervuar heterojenliğinin su öteleme performansı üzerindeki etkileri
Başlık çevirisi yok
TEOMAN TARANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. MURAT ZEYBEK
- An investigation on IMC based dual-phase PID controller
Dahili model kontrol bazlı iki fazlı PID kontrol ediciler üzerine bir araştırma
EBRU CEBECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. HİKMET İSKENDER
- A review and evaluation of development in exploration, production, reserves estimation, and research efforts for shale gas and oil
Şeyl gazı ve petrolü için arama, üretim, rezerv kestirimive araştırma çalışmalarının incelenmesi ve değerlendirilmesi
OSMAN MOHAMMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM METİN MIHÇAKAN