Дослідження впливу геометричних параметрів відводів газо-прoводів на внутрішньотрубні ерозійні процеси

Автор(и)

  • Я. В. Дорошенко ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9973-2020-1(74)-7-17

Ключові слова:

діаметр, дисперсна фаза, відвід, підхід Лагранжа, радіус вигину, кут вигину, рівняння Фінні, ерозійне зношування

Анотація

Досліджено вплив діаметра, кута вигину та радіуса вигину відводів газопроводів на місцезнаходження та величину їх ерозійного зношування. Дослідження виконано CFD (Computational Fluid Dynamics) моделюванням зі застосуванням Лагранжевого підходу (модель DPM (Discrete Phase Model)) у програмному комплексі ANSYS Fluent R19.2 Academic. Математична модель руху суцільної фази базується на розв’язанні системи рівнянь Нав’є-Стокса, нерозривності замкнених двопараметричною k-ε моделлю турбулентності з відповідними початковими та граничними умовами. Траєкторії руху дисперсних фаз відстежувалися шляхом інтеграції рівняння сил, які діють на частинки. Моделювання ерозійного зношування відводів газопроводів виконувалось iз застосуванням рівняння Фінні. Дослідження виконані для п’яти різних зовнішніх діаметрів відводів газопроводу (89 мм, 219 мм, 530 мм, 1020 мм та 1420 мм). Кути вигину відводів складали 30°, 45°, 60° та 90°, а радіуси вигину DN, 1,5 DN, 2 DN, 2,5 DN та 3,5 DN. Суцільною фазою вибирався природний газ, дисперсною – пісок. Витрата дисперсної фази, швидкість руху дисперсної і суцільної фази на вході у відвід та тиск на виході кожного з модельованих відводів приймались однаковими. Результати моделювання були візуалізовані в постпроцесорі ANSYS Fluent побудовою полів швидкості ерозійного зношування на контурах відводів газопроводів. З візуалізованих результатів визначено, що найбільший вплив на місцезнаходження ерозійного зношування відводів газопроводів чинить радіус вигину відводу, а на величину ерозійного зношування – діаметр відводу. Встановлено вплив геометричних параметрів відводів на місцезнаходження поля їх максимального ерозійного зношування. Побудовано графічні залежності максимальної швидкості ерозійного зношування відводів газопроводів від їх геометричних параметрів.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Doroshenko Ya. V., Marko T. I., Doroshenko Yu. I. The study of the dynamics of gas shaped binding elements of compressor station. Scientific bulletin of Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas. 2016. No 1(40). P. 57–71. [in Ukrainian]

Doroshenko Ya., Doroshenko Ju., Zapukhliak V., Poberezhny L., Maruschak P. Modeling computational fluid dynamics of mul-tiphase flows in elbow and T-junction of the main gas pipeline. Transport. 2019. Vol. 34, No 1. P. 19–29.

Doroshenko Ya. V., Мarko Т. І., Doro-shenko Yu. І. The study of erosive wear of the shaped elements of compressor station mani-fold of a gas pipeline. Journal of Hydrocarbon Power Engineering. 2017. Vol. 3, Issue 2. P. 65–78.

Mazumder Q. S-bend erosion in particulated multiphase flow with air and sand. The Journal of Computational Multiphase Flows. 2016. Vol. 8 (3). Р. 157–166.

Doroshenko Ya. V., Zapukhliak V. B., Marko T. I., Stasiuk R. B. Eksperymentalni doslidzhennia eroziinoho znoshuvannia fasonnykh elementiv truboprovodiv. Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch. 2017. No 1 (62). P. 66–76.

Zhang E., Zeng D., Zhu H., Li S., Chen D., Li J, Ding Y., Tian G. Numerical simulation for erosion effects of three-phase flow containing sulfur particles on elbows in high sour gas fields. Petroleum. 2018. № 4. P. 158–167.

Fadli A., Karim M., Harahap R., Taufik A. Pipeline failure analysis of bending pipe on the geothermal production well KMJ-X7 in Kamojang geothermal field, Indonesia. Pro-ceedings World Geothermal Congress: materials of Congress, Melbourne, 19–25 April 2015 year. Melbourne, Australia, 2015. 9 p.

Smart J. Movement of black powder in gas pipeline. Pipeline and Gas Journal. October 2007. Р. 82–85.

Dosanjh S., Humphrey J. The influence of turbulence on erosion by a particle laden fluid jet. Wear. 1985. Vol. 102. No. 4. Р. 309–330.

Finnie I., Kabil Y. On the formation of surface ripples during erosion. Wear. 1965. No 8. P. 60–69.

TU U 27.2-05747991-001-2004. Detali z’ednuvalni i zbirni odynytsi mahistralnykh i promyslovykh truboprovodiv na Pp do 10 MPa (100 khs/sm2). [Chynnyi vid 2005-06-01]. Vyd. ofits. m. Sumy : VAT “SMNO im. Frunze”, 2004. 98 p. [in Ukrainian]

OST 102-61-81. Detali magistralnyh truboprovodov stalnye privarnye na Ru do 10,0 MPa (100 kgs/sm2). Trojniki svarnye s usilivayushimi nakladkami. Razmery. [Dejstvuyushij ot 1981-07-01]. Izd. ofic. M.: Ministerstvo stroitelstva predpriyatij neftyanoj i gazovoj promyshlennosti, 1981. 32 p. [in Russian

Doroshenko Ya. V., Marko T. I., Doroshenko Yu. I. Doslidzhennia dynamiky rukhu bahatofaznykh potokiv fasonnymy elementamy obv’iazky kompresornoi stantsii mahistralnoho hazoprovodu. Mizhnarodnyi naukovyi zhurnal. 2016. No 7. P. 68–77. [in Ukrainian]

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-03-31

Як цитувати

Дорошенко . Y. V. . (2020). Дослідження впливу геометричних параметрів відводів газо-прoводів на внутрішньотрубні ерозійні процеси. Prospecting and Development of Oil and Gas Fields, (1(74), 7–17. https://doi.org/10.31471/1993-9973-2020-1(74)-7-17

Номер

Розділ

ТЕХНІКА І ТЕХНОЛОГІЇ

##category.category##