颗粒参数对倾斜串联弯管冲蚀磨损的影响

为研究颗粒参数对倾斜串联弯管冲蚀磨损的影响,以倾斜度为60°的S形串联弯管为研究对象,通过离散相模型(DPM)分析颗粒流速、颗粒直径、颗粒质量流率等颗粒参数对串联弯管冲蚀速率、主要冲蚀区域和冲蚀形貌的影响规律,并对比两弯管的冲蚀磨损。结果表明:颗粒流速对弯管的冲蚀磨损影响最大,呈指数关系;颗粒直径对于弯管2的影响大于弯管1,弯管2的磨损随直径的增加呈先增后减的趋势,当颗粒直径增加到250μm以后,弯管1的冲蚀磨损大于弯管2;颗粒质量流速对弯管的冲蚀磨损影响较小,随着颗粒质量流速的增加,两弯管冲蚀速率的增速逐渐缓慢。可见为增加弯管使用寿命,减少弯管的冲蚀磨损,使用时应注意控制流体流速。

基于CFD-DPM耦合方法的多级串联弯管内液固两相流冲蚀特性研究

油气开采及输运过程中管道中的砂粒侵蚀会导致严重设备故障,并可能限制生产效率,增加生产成本。因此,准确预测油气生产管道尤其是弯管处的砂粒冲蚀情况是降低管道失效的关键保障。本文基于CFD-DPM方法,通过计算油气连续相流场、管壁侵蚀率和颗粒轨迹,实现复杂结构弯管中含砂颗粒的侵蚀速率的准确预报。研究发现,随着串联弯头之间的连接长度增加,弯管平均冲蚀率整体呈下降趋势,而最大冲蚀率先增大后减小又逐步增大。未来在含砂多相流体输运管道的设计中,为降低壁面冲蚀磨损,串联弯管连接长度建议可选在(9~15)D范围内。本文通过对比单个弯管与多级串联弯管内液固两相流冲蚀特性的差异,为未来含砂多相流体输运管道的设计及腐蚀防护提供理论指导。

含缺陷串联弯管冲蚀规律研究

串联弯管被广泛应用于高压油气输运行业,固体颗粒对弯管冲蚀磨损产生缺陷是导致弯管失效的主要原因。为进一步研究含缺陷串联弯管冲蚀规律,文章基于冲蚀和气-固两相流理论,采用数值模拟的方法分析完整串联弯管冲蚀特性来建立串联弯管缺陷模型,探究了缺陷结构参数边长、深度对串联弯管冲蚀规律的影响。研究结果表明:含缺陷串联弯管相较完整串联弯管冲蚀现象更为明显,且含缺陷串联弯管最大冲蚀率位于缺陷产生处,同时入口段弯管的缺陷会对出口段弯管最大冲蚀率产生影响,出口段弯管缺陷对入口段弯管最大冲蚀率几乎无影响。当缺陷位于入口段弯管时,入口段弯管最大冲蚀率随着缺陷边长、深度的增大先增大后减小。当缺陷位于出口段弯管时,出口段弯管最大冲蚀率随边长的增大先增大后减小,随深度增大逐渐减小。研究结果可为串联弯管缺陷发展规律以及后续串联弯管结构优化提供理论参考。