شبيه‌سازي پسا در خط لوله ي حاوي جريان نفت خام با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي

كارشناسي ارشد

چكيده يكي از مباحثي كه امروزه در انتقال سيالات در خطوط لوله حائز اهميت است، مسئله‌ي افت فشار و چگونگي مواجهه با آن است. اگر ميزان افت فشار كه عمدتاً ناشي از افزايش اصطكاك و ضريب درگ است كنترل گردد، مي‌توان مصرف انرژي پمپ‌هايي كه براي انتقال سيالات به كار مي‌روند را كاهش داد. از جمله روش هاي كنترل و كاهش اصطكاك در خط لوله، افزايش قطر لوله، استفاده از لوله با زبري كمتر و يا استفاده از مواد پساكاه مي باشد. اين مطالعه جهت بررسي تأثير انواع مختلف پليمرها بر كاهش پسا، انتخاب پليمر بهينه از نظر عملكرد و يافتن غلظت بهينه براي آن‌ به‌منظور دست‌يابي به بالاترين ميزان كاهش پسا در خط لوله صورت گرفت. در اين مطالعه ابتدا جريان نفت خام با دماها و دبي‌هاي مختلف در خط لوله‌اي فولادي به طول m 8/8، قطر 1 اينچ و زبري m 000152/0 با استفاده از معادله ويسكوزيته به صورت k-ϵ با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت شبيه‌سازي شده و در ادامه تأثير پارامترهاي عملياتي بر افت فشار مورد بررسي قرار گرفت. مشاهده شد كه افزايش دما از 4 تا ℃ 41، افت فشار جريان نفت خام را حدود %8/29 كاهش مي‌دهد و افزايش قطر از 1 تا 5/1 اينچ، باعث كاهش %65/26 افت فشار در خط لوله مي‌شود. همچنين با تغيير جنس زبري لوله به لوله صاف، افت فشار 15% كاهش پيدا مي‌كند. در بخش بعدي، تأثير چهار نوع عامل پساكاه پليمري بر ميزان افت فشار جريان نفت خام در خط لوله مورد بررسي قرار گرفت. مشاهده شد كه براي پليمرها يك غلظت بهينه وجود دارد كه تا آن غلظت، افت فشار جريان نفت خام در خط لوله كاهش و بعد از آن دوباره افزايش پيدا مي‌كند. بيشترين كاهش افت فشاري كه در اين مطالعه بدست آمد، 49% بود كه در حضور DRA3 با نام SBR1500 حاصل شد. مشاهده شد با تغيير قطر لوله از 1 تا 5/0 اينچ در دماي ℃ 29 هنگام استفاده از DRA1 به‌عنوان عامل پساكاه، افت فشار جريان نفت خام، %25/11 كاهش پيدا كرد. با كاهش زبري نسبي از 000152/0 تا m 000046/0، ميزان كاهش پسا %87/7 كاهش يافت. همچنين با افزايش دما از 29 تا ℃ 41، ميزان كاهش افت فشار از %/38 به %13/45 رسيد. در انتها نيز، جهت اعتبارسنجي، شبيه سازي انجام شده با داده هاي تجربي پژوهش مولا و كرمي از دانشگاه شيراز مقايسه و مشخص شد كه خطاي كلي شبيه سازي با نتايج آزمايشگاهي برابر با %4/11 است.

195822

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر سيد نظام الدين اشرفي زاده- دكتر سيد حسن هاشم آبادي