Skip to main content
SUPERVISOR
AliAkbar AlemRajabi,Ahmad Reza Pishevar,Ahmad Saboonchi
علی اکبر عالم رجبی (استاد راهنما) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور) احمد صابونچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Babak Soltani Dehnavi
بابک سلطانی دهنوی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Investigation on the Behavior of Flow in a Finger Type Slug Catcher
: Nowadays there are multiphase flows in different industries and it is important to investigate these flows. So far many people have researched on these flows and investigated from different aspects. The most important challenge for investigation of these flows is presentation of a suitable model for them. The multiphase flow inside the pipelines has different forms that are called flow regimes. In fact, flow regimes are different states of flow that different phases in a multiphase flow have relative to each other. Since the flow regimes are effective in pipeline design, a lot of researches have been done for flow regimes prediction. Stratified and Slug flows are samples of flow regimes. The slug flow exerts additional stresses on pipelines. It is desirable to prevent this regime in the pipelines. One of the equipments that is used for this application is slug catcher. The slug catchers have various types. Finger-type slug catchers are usually used in downstream of pipeline or entrance of gas refineries. The flow regime in slug catcher is stratified to prevent slugs’ flows enter refinery. In slug catchers flow is splited into different phases to improve performance of downstream equipments. In this thesis different types of flow regimes are investigated and map of flow regimes are shown. Also different types of slug catchers and splitting mechanisms in them are discussed. Thereafter equations for stratified and slug regimes are given. Types of stratified regimes with flat, curved and wavy interfaces and their equations are investigated. Thereafter different kinds of turbulence models are used. At the end, flow in a slug catcher is simulated with ANSYS CFX and influence of fingers slope, flow rate and adding reducers at entrance of fingers, on flow in slug catcher are investigated. The results indicated that increasing the pressure at a given flow rate leads to decreasing the flow level in slug catcher fingers. Diagram of inlet volume flow rate related to different finger slopes are drawn and compared with same diagram for St. Fergus and Den Helder slug catchers. According to this diagram optimum slope for South Pars slug catchers is about 1.5%. In this thesis also effect of inlet gas and liquid superficial velocity on flow distribution in fingers and inlet volume of liquids into the gas risers investigated. The results showed that in general increasing the amount of liquid superficial velocity at a fixed gas superficial velocity decreases gas inlet to the risers and increasing the gas superficial velocity at a fixed liquid superficial velocity will increase inlet of liquid to gas risers. The results showed that if the expander inserted instead of equal size pipe, distribution of mass flow in the fingers will be improved. In this case mass flow distribution in fingers with 44”*48” expander is better than 42”*48” and 40”*48” expanders. The results showed that with increasing the size of expanders from 40”*48” to 44”*48” inlet momentum of liquid and gas and volume of liquids in fingers will be decreased. Also in this thesis showed that best turbulence model to simulate the flow in slug catcher is SST. Keywords: Multiphase flow, Stratified flow, Slug flow, Turbulence Models, Finger-Type Slug Catcher
: امروزه جریان‌های چندفازی در صنایع مختلفی وجود دارد و بررسی این جریان‌هااز اهمیت خاصی برخوردار است. تاکنون افرادزیادی روی این جریان‌هاکار کرده اند و از جنبه های مختلفی این جریان‌هامورد بررسی قرار گرفته است. چالش اصلی برای شناخت این جریان‌هاتعریف یک مدل مناسب برای آنها می‌باشد. جریان‌های چندفازی درون لوله،شکل‌های مختلفی به خود می‌گیرند که به آن رژیم های جریان می‌گویند. در واقع رژیم های جریان حالت های متفاوتی است که فازهای مختلف در یک جریان چندفازی نسبت به هم دارند. از آنجا که هرکدام از این رژیم ها به نحوی در طراحی خطوط لوله مؤثرند لذا تاکنون مطالعات زیادی برای پیش بینی رژیم های جریان صورت گرفته است. از انواع رژیم های جریان به رژیم لایه‌ای و اسلاگ برای نمونه می‌توان اشاره نمود. برای مثال در رژیم اسلاگ، ذات رژیم باعث به وجود آمدن تنش های اضافی به خط لوله می‌شود بنابراین همیشه در صدد هستیم تا از بروز این رژیم در لوله ها جلوگیری کنیم. یکی از تجهیزاتی که به این منظور به کار می‌رود، لخته‌گیرمی‌باشد. لخته‌گیرها دارای انواع مختلفی هستند که در نوع انگشتی آن که معمولا در ورودی پالایشگاه ها کار گذاشته می‌شوند، رژیم جریان به صورت لایه‌ای می‌باشد تا علاوه بر از بین بردن رژیم اسلاگ فازهای متفاوت نیز در آن از هم جدا شده و در عملکرد تجهیزات پایین دستی این لخته‌گیرها اخلال ایجاد نشود. در این پایان نامه انواع رژیم های جریان مورد بررسی قرار گرفته و نقشه رژیم های جریان ارائه شده است. همچنین اشاره ای به انواع لخته‌گیر ها و مکانیزم های جداسازی در آنها شده است. در ادامه روابط حاکم بر رژیم های لایه‌ای و اسلاگ آورده شده است. انواع رژیم های لایه‌ای از قبیل رژیم لایه‌ای با مرز صاف، مرز منحنی و مرز موجی شکل مورد بررسی قرار گرفته و روابط آنها ارائه شده است. همچنین انواع مدل های توربولانسی و کاربرد هرکدام، همراه با روابط مربوط بیان شده است. در ادامه نیز جریان، در یک لخته‌گیر انگشتی به وسیله نرم افزار ANSYS,CFXشبیه‌سازی شده و تاثیر عواملی از قبیل شیب، دبی و فشار بر روی جریان در لوله ها مورد بررسی قرار گرفته است و در انتها تاثیر افزودن افزاینده در ورودی انگشتی ها برای توزیع بهتر جریان در آنها مورد بررسی قرار گرفته است.در این پایان نامه مشخص گردید افزایش فشار در دبی یکسان باعث کاهش سطح مایع در انگشتی های لخته‌گیرمی‌گردد. همچنین نمودار دبی حجمی ورودی مایع نسبت به شیب های مختلف لخته گیر رسم گردید و با نمودار رسم شده برای لخته گیرهای دن هلدر و اس تی فرگوس مورد مقایسه قرار گرفت. کلمات کلیدی: جریان چندفازی2- رژیم لایه‌ای?- رژیم اسلاگ4- مدل های توربولانسی5- لخته‌گیر انگشتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی