水平氣液兩相管流計算方法對比研究

71/85重慶科技學院畢業(yè)設計（論文）題目水平氣液兩相管流計算方法對比研究院（系）石油與天然氣工程學院專業(yè)班級油氣儲運工程2009級學生姓名學號指導教師職稱評閱教師職稱2013年5月30日注意事項1.設計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設計（論文）正文字數(shù)許多于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)許多于1.2萬字。3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯不字，不準請他人代寫2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術(shù)標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂3）其它學生畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明本人以信譽聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）是在導師龍學淵的指導下進行的設計（研究）工作及取得的成果，設計（論文）中引用他（她）人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學院或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設計（研究）所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的講明并表示了謝意。畢業(yè)設計（論文）作者（簽字）：2011年6月8日摘要隨著石油、化工和核能等工業(yè)的進展，人們對氣液兩相流淌的問題日益引起重視。在石油、化工、鍋爐和核反應堆裝置中，廣泛地遇到氣液混合物在傾斜管道中的流淌。在油、氣井開采石油或天然氣的過程中，幾乎不可幸免的藥涉及到多相混合流體的運動。當油井生產(chǎn)時，天然氣也被同時采出，而且經(jīng)常還含有水。氣液兩相流體時流體力學的一個新的分支，它研究氣體與液體兩相介質(zhì)在共同流淌條件下的流淌規(guī)律。兩相流淌是指固體、液體、氣體三個相中的任何兩個相組合在一起、具有相界面的流淌體系。能夠由氣體-液體、液體-固體或固體-氣體組合構(gòu)成，是自然界和工業(yè)應用中一種常見的流體流淌現(xiàn)象。本設計要緊是應用三種單模型和一種組合模型對管道的壓力損失進行計算。同時對計算結(jié)果和給出的現(xiàn)場實際測量值進行比對和誤差分析。在設計過程中，依照任務書給出的管線長度及原油和天然氣的參數(shù)，計算混輸管道內(nèi)混合物的參數(shù)，接著確定三種單模型對管道分段進行壓降的計算，然后用一種組合模型再次對管道分段進行壓降計算。最后將計算結(jié)果與實際測量值進行誤差比對。關(guān)鍵字：水平管道氣液兩相流計算模型誤差分析ABSTRACTWiththepetroleum,chemicalandnuclearindustries,gas-liquidtwo-phaseflowpeoplepayattentiontothegrowingproblem.Inthepetroleum,chemical,boilerandnuclearreactorsdevice,widelyencounteredgas-liquidmixtureinaninclinedpipeflow.Intheoilandgasexploitationofoilorgasintheprocess,almostinevitablyinvolvemultiphasemixturedrugfluidmovement.Whenoilproduction,naturalgashasalsobeenminedsimultaneously,andoftenalsocontainwater.Gas-liquidtwo-phaseflowwhenanewbranchoffluidmechanics,whichstudiesthegasandliquidtwo-phaseflowconditionsinthecommonmediumflowrule.Two-phaseflowisasolid,liquid,gasphase,anytwoofthethreephasesarecombined,aflowsystemwiththeinterface.Bygas-liquid,liquid-solidorsolid-gascombinationsthereof,naturalandindustrialapplicationsisacommonfluidflowphenomena.Thisdesignistheapplicationofthreekindsofsinglemodelandacombinedmodelofthepipelinepressurelosscalculation.Andgiventhecalculationresultsandactualfieldmeasurementsforcomparisonanderroranalysis.Inthedesignprocess,accordingtothemissionstatementgivenlengthofthepipelineandoilandgasparameters,calculationofthemixturemixedpipelineparameters,andthenidentifythreekindsofsinglemodelforpressuredropcalculationspipelinesegment,andthenuseacombinedmodelsegmentsofthepipelineagainforPressureDrop.Finally,thecalculatederrorvaluewiththemeasuredcomparison.Keywords：HorizontalpipeTwo-phaseFluidCalculateError目錄TOC\o"1-3"\h\u301581緒論 1244361.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 2227681.2.1多相流混合物參數(shù)的研究 3120331.2.2多相流淌型態(tài)的研究 375771.2.3多相流壓降的研究 3204511.3研究目標和研究內(nèi)容 485141.3.1研究的目標 4283861.3.2研究內(nèi)容 444752兩相流差不多概念 5218092.1流淌型態(tài) 5239982.2計算模型 516542.2.1杜克勒方法 5196842.2.2弗拉尼根方法 5247772.2.3貝格斯-布里爾方法 6134993氣液兩相流淌的計算 7313473.1差不多參數(shù)的計算 7213343.2單模型計算管道的總壓降 8159913.2.1杜克勒方法 8327393.2.2弗拉尼根方法 22180853.2.3貝格斯-布里爾方法計算 26222693.3組合模型計算管道的總壓降 3999923.3.1管道流淌型態(tài)的確定 39263353.3.2管道持液率和摩阻系數(shù)的計算 39158443.3.3管道各個管段的壓降計算 40168674誤差分析 45298704.1絕對誤差 45210324.2相對誤差 464075結(jié)論 4724419致謝 4830374參考文獻 491緒論1.1兩相管流課研究的目的的及意義隨著石油、化工和核能等工業(yè)的進展，人們對氣液兩相流淌的問題日益引起重視。在石油、化工、鍋爐和核反應堆裝置中，廣泛地遇到氣液混合物在傾斜管道中的流淌。在油、氣井開采石油或天然氣的過程中，幾乎不可幸免的藥涉及到多相混合流體的運動。當油井生產(chǎn)時，天然氣也被同時采出，而且經(jīng)常還含有水。氣液兩相流體時流體力學的一個新的分支，它研究氣體與液體兩相介質(zhì)在共同流淌條件下的流淌規(guī)律。近些年來，在各大油田尤其是海上油田和沙漠油田的開發(fā)，多采納將多井產(chǎn)出的油氣水混合物集中到一起，然后統(tǒng)一輸送到聯(lián)合站或海岸在進行分離處理的混合輸送方法。因此，如何更好的解決多相混輸過程中流體流淌的水力熱力設計計算中的各種新問題，降低生產(chǎn)成本節(jié)約能源，從而進一步提高經(jīng)濟效益這一問題就變得日益迫切了。此外，研究水平氣液兩相流流的意義還在于:1）在輸送管道中，輸送管道壓力逐漸下降，輕烴油的烴組份的逐漸釋放，形成氣體和液體的流淌狀態(tài)。同樣，天然氣管道在運輸過程中的重烴組分，會形成低持液兩相流。為了更好地掌握流體流淌的規(guī)律，更準確地描述了在石油和天然氣在管道中流淌的介質(zhì)，多相流是有必要進行深入的研究，以建立更準確的模型。2）在現(xiàn)場采集系統(tǒng)，井口屬于大多數(shù)的兩相或多相流的輸出對象，在管道輸送到分離器之前就差不多成為一個多相的輸送，因此精確計算的采集系統(tǒng)的入口壓力的是采集系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵。此外，當處于礦井的情況時，混合管道輸送石油和天然氣在經(jīng)濟上顯著優(yōu)于使用兩個管道運送原油和天然氣。3）在油藏工程中如何解決下列問題，準確地描述油藏，如何提高采輸率，解決石油煉制烴類混合物泡點，露點，蒸發(fā)率等要解決的問題，需要使用這些多相流技術(shù)，尤其是氣液兩相流技術(shù)。隨著技術(shù)的進展，多相流逐漸的變成了一門新的學術(shù)領域?？傊谘芯慷嘞嗔骷夹g(shù)的有用價值和由此帶來的經(jīng)濟利益，這是必要的對多相流進行系統(tǒng)研究。綜上所訴，初步的研究方法要緊有兩大類，一類是有限的實驗數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，壓降，持液相關(guān)規(guī)律。此方法僅適合于在特定條件，存在一定的局限性。要同時獲得專門好的通用性，二相流的水力計算方法具有更高的精度，有必要建立適當?shù)倪M行每個流的機制不同的流淌形態(tài)和特性不同的流淌機制和特性的研究下的流淌水力計算模型。最終來氣水多相水力計算。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析從公元前一世紀，使用蒸汽推動鐵球容器旋轉(zhuǎn)，到19世紀，人們開始對渠道泥沙遷移問題開始觀看研究。最后到了20世紀初，鍋爐水力計算提出了明確的兩相流問題。20世紀30年代中期，人們開始研究氣液兩相流的流淌形式，空隙率穩(wěn)定性的問題，發(fā)揮了專門大的指導作用尤其在生產(chǎn)實踐中。20世紀50年代后期開發(fā)的核反應堆產(chǎn)生的消融和沸騰傳熱問題，為了解決傳熱問題，進行了流淌沸騰流型和流消融狀態(tài)圖，高熱流和兩相臨界流，瓦楞紙板冷凝技術(shù)。60年后，石油工業(yè)開始加大對研究相流技術(shù)的研究，航空航天，國防，化工的快速進展對多相流研究帶動的更加活躍。20世紀80年代以來，隨著計算機技術(shù)的快速進展，電子信息技術(shù)，氣液兩相流技術(shù)的進入更深入的研究。1.2.1多相流混合物參數(shù)的研究關(guān)于氣-液兩相管流的研究，一般差不多上從能量的平衡和質(zhì)量的守恒的關(guān)系動身，計算管中的氣-液混合物的密度，平均流速，壓力梯度，壓頭損失和其他的相關(guān)參數(shù)的問題。早在1914年，戴維斯-韋德在大學發(fā)表了一份在簡短的關(guān)于31.75毫米直徑的玻璃管中空氣抬升水的大量的實驗數(shù)據(jù)。他們把管道摩擦系數(shù)與防滑系數(shù)試圖作為獨立變量，與單相流摩擦系數(shù)f曲線一致，因為當時沒有考慮混合物的總密度，只是使用的水的密度，但后兩個時期的研究并沒有達到預期的效果，。通過近一個世紀以來，大量國內(nèi)外學者研究的工作流模型預測多種力學模型的形成和進展。1.2.2多相流淌型態(tài)的研究在流型方面，一般是把流型劃分為四種，即分離流（包括分層流，波狀流和環(huán)狀流），間歇流（包括空氣質(zhì)量流量和段塞流），分散流量（包括泡狀流，分散氣泡流淌，彌散流）等，因此，一些學者，依照管道中的流體的運動情況，將流詳細的劃分，如在Alves劃分方法，他劃分了8種流淌模式，氣泡流、氣團流、分層流、波浪流、段塞流、不完全環(huán)狀流、環(huán)狀流和彌散流等。在多相流的研究的過程中，有一個重要的參數(shù)是持液量。國際上差不多提出了專門多種的經(jīng)驗計算公式。最早在1949年馬蒂內(nèi)利提出的經(jīng)驗公式。依照滯留空氣和各種液體在直徑16-63.5毫米管垂直向上流淌獲得的數(shù)據(jù)1962年Hughmark垂直管持液率相關(guān)計算工式1967年伊頓依照氣—水在l00mm和50mm管的持液率數(shù)據(jù)得到的持液率在水平管道的關(guān)聯(lián)圖，為了方便在計算機上計算，2000年喻西崇等人分析和擬合了該關(guān)聯(lián)圖，能夠?qū)ｉT容易地通過計算機實現(xiàn)計算持液率。在1964年，杜克樂（Dulker）依照數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，得出了斷面含液率，體積含液率和雷諾數(shù)之間的關(guān)系曲線圖。為方便計算機模擬，石油大學的教授馮叔初等人。擬合成了關(guān)于該曲線圖的具體表達式。1976貝格斯-布里爾提出了關(guān)于起伏管路的持液率相關(guān)計算公式。1.2.3多相流壓降的研究研究壓力降，洛克哈特-馬蒂內(nèi)利研究的最早，在1949年提出的水平管道摩擦壓降的計算公式，然后在20世紀50年代中期的貝殼：還提出用他自己的流型圖來判不流型，并依照不同的公式計算不同流型的壓降。在現(xiàn)場，嚴格的水平管道是特很多見的，因此在1964年杜克勒提出了傾斜的管道計算方法，依照兩相見是否有滑脫，又分為分為杜克勒1方法和2的方法。1976貝格斯-布里爾也進行了計算，在流型計算壓降的基礎上，他也給出了自己的流型判不，貝格斯-布里爾方法已被廣泛使用，因為該方法不僅適合傾斜管道，同樣也適用于水平管道。1.3研究目標和研究內(nèi)容1.3.1研究的目標在管道輸送過程中，氣液兩相混合輸送遠比單相輸送更經(jīng)濟，但它的輸送機理也更為復雜，因此有必要對多相流淌進行深入的研究。本設計以新疆石南油田基東混輸管道為分析對象，進行多種多相管流計算模型的分析對比，設計兩種以上的組合模型進行分析比較。1.3.2研究內(nèi)容1）建立正確的流型。2）計算管道不同時刻個點的壓降。3）模型的計算值與實測值的比較。4）對誤差的分析。2兩相流差不多概念兩相流淌是指固體、液體、氣體三個相中的任何兩個相組合在一起、具有相界面的流淌體系。能夠由氣體-液體、液體-固體或固體-氣體組合構(gòu)成，是自然界和工業(yè)應用中一種常見的流體流淌現(xiàn)象。例如，液體沸騰、蒸汽冷凝、血液流淌及石油輸送等，差不多上一些一般的兩相或多相流淌體系。氣液兩相流體力學是流體力學的一個分支，他研究氣體與液體兩相介質(zhì)在共同流淌條件先的流淌規(guī)律。兩相流淌體系能夠是一種物質(zhì)的兩個狀態(tài)，也能夠是兩種物質(zhì)的兩個狀態(tài)。因此，能夠分為單組分兩相流淌和雙組份兩相流淌，或者叫單工質(zhì)和雙工質(zhì)兩類。單組分兩相流淌是由同一種化學成分的物質(zhì)的兩種相態(tài)混合在一起的流淌體系。例如水及其蒸氣構(gòu)成的汽-水兩相流淌體系。雙組份兩相流淌是指化學成分不同的兩種物質(zhì)同處于一個系統(tǒng)內(nèi)的流體流淌。例如空氣-水構(gòu)成的汽水兩相流淌體系。廣義上，實際中還有一些雙組分流淌，是由彼此互不混合的兩種液體構(gòu)成，例如油-水兩相流淌。2.1流淌型態(tài)當氣液混合物在水平管中流淌時，由于幾何條件的不同，其流淌形態(tài)與鉛直管中的不同。實踐表明一般可將水平管中的氣液兩相流淌型態(tài)大致分為七種。泡狀流（2）團狀流（3）層狀流（4）波狀流（5）沖擊流（6）環(huán)狀流。（7）霧狀流。2.2計算模型兩相流淌屬于相當復雜的流體流淌型態(tài)，需要建立數(shù)學模型對其進行細致的分析。以下簡單介紹三種在本文要用到的計算模型。2.2.1杜克勒方法在美國煤氣協(xié)會（AGA）與美國石油學會（API）的贊助下，休斯頓大學的杜克勒等于1960年開始進行了較大規(guī)模的氣液兩相流淌研究工作。1964年發(fā)表了論文，1969年出版了研究報告。在那個方法中，杜克勒等假設流體是氣液兩相無滑脫的均勻混合物。那個方法不用確定流體的流淌型態(tài)，其兩相壓降的計算和單相壓降的計算一樣簡便。只只是在計算過程中，要求使用混合物的物性參數(shù)取代單向流體流淌的參數(shù)物性。2.2.2弗拉尼根方法1958年弗拉尼根分析了許多現(xiàn)場數(shù)據(jù)后提出：1）傾斜氣液兩相管流上坡段由于高差而產(chǎn)生的壓力損失要比下坡段所能回收的壓能大得多。因此，在計算中能夠忽略下坡段的回收壓能。2）傾斜氣液兩相管流由于爬坡而引起的位差壓力損失與管道爬坡的高度的總和成正比。3）上坡段的位差壓力損失，隨著氣體流蘇的增大而減小。2.2.3貝格斯-布里爾方法1973年貝格斯和布里爾基于均相流淌能量守恒方程式所得出的壓力梯度方程式，以空氣-水混合物在長度15m的傾斜透明管道中進行了大量的實驗得出了持液率和阻力系數(shù)的相關(guān)規(guī)律。3氣液兩相流淌的計算3.1差不多參數(shù)的計算在管道輸送過程中，氣液兩相混合輸送遠比單相輸送更經(jīng)濟，但它的輸送機理也更為復雜，因此有必要對多相流淌進行深入的研究。本設計以新疆石南油田基東混輸管道為分析對象，進行多種多相管流計算模型的分析對比，設計兩種以上的組合模型進行分析比較。對氣液兩相流淌的描述，除了要引用單向流淌的參數(shù)外，還要使用一些兩相流淌所特有的參數(shù)。已知參數(shù)為：，，，氣液比為25%。1、質(zhì)量流量2、體積流量3、管路截面積4、氣相速度5、液相速度3.2單模型計算管道的總壓降3.2.1杜克勒方法現(xiàn)已知管道總長3930km現(xiàn)將管道分為7個管段，各管段的管道長度如下圖3-1圖3-1表3-1測點A（起點）BCDEFGH(終點)里程(km)01.31.63.93①A點到B點管段的壓降計算1）現(xiàn)已知A點壓力=7.0MPa，現(xiàn)設一個下游B點壓力=6MPa。由于A點溫度為65度，B點溫度為59度?，F(xiàn)取一平均溫度2)溶解汽油比、原油體積系數(shù)及天然氣壓縮因子。a.溶解汽油比式中——溶解汽油比，；——壓力（絕對），kPa；——溫度，——系數(shù)，式中——689.5kPa下的天然氣相對密度；——某已知的壓力和溫度下的天然氣相對密度；——標準條件下的原油的相對密度；——溫度；——壓力；b.天然氣的壓縮因子其中式中——；——；——；——；——；——；——。A，B，C，D——由天然氣視比對狀態(tài)決定的系數(shù)，得出c.原油體積系數(shù)式中——原油體積系數(shù)；得出3)計算在和下液體的體積流量、氣體的體積流量和氣液混合物的總體積流量：式中——；——；——；————；得出計算在和下的“無滑脫”持液率；計算在和下的液體的密度和氣體的密度：式中——；——；——；計算在和下的液體混合物的平均流速v;計算在和下的液體混合物的密度；計算在和下的液體混合物的粘度；式中——在和下的液相的粘度；——在和下的氣相的粘度；液相的粘度其中氣相的粘度其中得出計算在和下的液體混合物的雷諾數(shù)；式中Re——混合物的雷諾數(shù)；D——管子的直徑計算在和下的液體混合物“無滑脫”沿程阻力系數(shù)；計算磨阻壓力梯度；計算總壓力梯度；關(guān)于油氣混輸管道來講，加速度所引起的壓力梯度能夠忽略不計。因此計算總壓降因此A點到B點的總壓降為。②B點到C點的管段壓降計算1）現(xiàn)已知B點壓力=6MPa，現(xiàn)設一個下游B點壓力=5.2MPa。由于B點溫度為59度，C點溫度為53度。現(xiàn)取一平均溫度依照管段A到B的壓降計算公式得出以下參數(shù)：2）溶解汽油比、原油體積系數(shù)及天然氣壓縮因子。a.溶解汽油比得出b.天然氣的壓縮因子其中得出c.原油體積系數(shù)得出3)計算在和下液體的體積流量、氣體的體積流量和氣液混合物的總體積流量：得出4)計算在和下的“無滑脫”持液率；5)計算在和下的液體的密度和氣體的密度：6)計算在和下的液體混合物的平均流速v;7)計算在和下的液體混合物的密度；8)計算在和下的液體混合物的粘度；液相的粘度其中氣相的粘度其中得出9)計算在和下的液體混合物的雷諾數(shù)；得出10)計算在和下的液體混合物“無滑脫”沿程阻力系數(shù)；11)計算磨損壓力梯度；12)計算總壓力梯度；關(guān)于油氣混輸管道來講，加速度所引起的壓力梯度能夠忽略不計。因此13)計算總壓降因此B點到C點的壓降為③C點到D點的壓降計算；1）現(xiàn)已知C點壓力=5.2MPa，現(xiàn)設一個下游D點壓力=4.6MPa。由于C點溫度為53度，D點溫度為47度。現(xiàn)取一平均溫度2）溶解汽油比、原油體積系數(shù)及天然氣壓縮因子。a.溶解汽油比得出b.天然氣的壓縮因子其中得出c.原油體積系數(shù)得出3）計算在和下液體的體積流量、氣體的體積流量和氣液混合物的總體積流量：得出4）計算在和下的“無滑脫”持液率；5）計算在和下的液體的密度和氣體的密度：6）計算在和下的液體混合物的平均流速v;7）計算在和下的液體混合物的密度；8）計算在和下的液體混合物的粘度；液相的粘度其中氣相的粘度其中得出9）計算在和下的液體混合物的雷諾數(shù)；得出10）計算在和下的液體混合物“無滑脫”沿程阻力系數(shù)；11）計算磨損壓力梯度；12）計算總壓力梯度；關(guān)于油氣混輸管道來講，加速度所引起的壓力梯度能夠忽略不計。因此13）計算總壓降因此C點到D點的壓降為。④依照上述方法及公式計算D點到E點、E點到F點、F點到G點、G點到H點的壓降：1）現(xiàn)設D點壓力=5.4MPa，E點壓力=5MPa，F(xiàn)點壓力=4.6MPa，G點壓力=3.8MPa，H點壓力=3.2MPa設D點溫度為47度，E點溫度為43度，F(xiàn)點溫度為39度，G點溫度為35度，H點溫度為31度現(xiàn)取一平均溫度：2）溶解汽油比、原油體積系數(shù)及天然氣壓縮因子。a.溶解汽油比得出b.天然氣的壓縮因子得出c.原油體積系數(shù)得出3)計算在和下液體的體積流量、氣體的體積流量和氣液混合物的總體積流量：得出4）計算在和下的“無滑脫”持液率；計算在和下的液體的密度和氣體的密度：計算在和下的液體混合物的平均流速v;7）計算在和下的液體混合物的密度；8）計算在和下的液體混合物的粘度；液相的粘度其中氣相的粘度其中得出9）計算在和下的液體混合物的雷諾數(shù)；得出10）計算在和下的液體混合物“無滑脫”沿程阻力系數(shù)；11）計算磨損壓力梯度； 12）計算總壓力梯度；關(guān)于油氣混輸管道來講，加速度所引起的壓力梯度能夠忽略不計。因此13）計算總壓降因此D點到E點、E點到F點、F點到G點及G點到H點的壓降分不為。利用杜克勒方法對混輸管道的兩相流體進行計算得到的計算結(jié)果與測量值之間存在比較大的偏差，其中包括計算誤差的累積、計算方法中對數(shù)據(jù)的處理以及計算結(jié)果的舍入誤差。該方法要緊是需要對混合物的參數(shù)進行大量的計算，在那個過程中誤差的累積就比較的大，它要緊是對管道的摩阻壓降進行計算，忽略加速度壓降，該管道的摩阻壓降確實是其最后的總壓降。這顯然在現(xiàn)實中是不可能的，該方法過于理想化，忽略了現(xiàn)實中的專門多因素，因此計算結(jié)果偏差比較大。誤差計算見第四章。3.2.2弗拉尼根方法同樣依照杜克勒計算方法一樣，把3930km管道分成7段分不計算表3-2測點A（起點）BCDEFGH(終點)里程(km)01.31.63.93高程(m)391.4384.7369.6403.9368.8389.7366.1389.3①A點到B點管段的壓降計算弗拉尼根利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)得出了位差壓力損失()的計算公式，即式中——起伏系數(shù)——液相的密度——重力加速度——管道的起伏總高度式中——氣體折算速度因此，傾斜氣液兩相管流的總壓降():式中——摩阻壓降，Pa（能夠按照水平氣液兩相管流計算）。依照杜克勒方法計算出的A到B管段的摩阻壓降為因此A到B管段的總壓降為②B點到C點的管段壓降計算式中——氣體折算速度因此，傾斜氣液兩相管流的總壓降():式中——摩阻壓降，Pa（能夠按照水平氣液兩相管流計算）。依照杜克勒方法計算出的B到C管段的摩阻壓降為因此B到C管段的總壓降為③點C到點D管段的壓降計算式中——氣體折算速度因此，傾斜氣液兩相管流的總壓降():式中——摩阻壓降，Pa（能夠按照水平氣液兩相管流計算）。依照杜克勒方法計算出的B到C管段的摩阻壓降為因此B到C管段的總壓降為④依照上述方法及公式計算D點到E點、E點到F點、F點到G點、G點到H點的壓降式中——氣體折算速度因此，傾斜氣液兩相管流的總壓降():式中——摩阻壓降，Pa（能夠按照水平氣液兩相管流計算）。依照杜克勒方法計算出的B到C管段的摩阻壓降為。因此D點到E點、E點到F點、F點到G點、G點到H點的總壓降為弗拉尼根方法嚴格意義上并不能確實是一種單模型，因為弗拉尼根方法中沒有對管道摩阻壓降的計算方法，只有位差壓降的計算公式。這種方法中最重要的參數(shù)是管道的起伏系數(shù)，它代表的是管道高差的變化引起的管道壓差變化。3.2.3貝格斯--布里爾方法計算1973年貝格斯和布里爾基于由均相流淌能量守恒方程式所得出的壓力梯度方程式，在傾斜透明管道中進行了大量的實驗，得出了以下持液率和阻力系數(shù)的相關(guān)規(guī)律。①首先先判不管段氣液兩相流的流淌形態(tài)。先把3930km管道分成7段分不計算表3-3測點A（起點）BCDEFGH(終點)里程(km)01.31.63.93高程(m)391.4384.7369.6403.9368.8389.7366.1389.3泰特爾和杜克勒通過分析流淌形態(tài)轉(zhuǎn)變的機理，給出了判不流淌形態(tài)的準則。1)A點到B點的流淌形態(tài)：關(guān)于氣液相處于層流來講，；如此，在層流是，不論液體性質(zhì)、管徑、流量和管子傾角如何，每一對X,Y值都對應一個值。得出查圖能夠得出無量綱變量通過無量綱變量能夠得出以下一系列無量綱變量得出關(guān)于水平管路，當氣相、液相的流量、物性及管徑已知時，由上述參數(shù)帶入下式，若數(shù)值滿足下式則可判不為沖擊流或者環(huán)狀流，否則為分層流。且結(jié)果滿足上式，因此A點到B點管道內(nèi)的氣液兩相流體的流淌形態(tài)為環(huán)狀流。2）B點到C點的流淌形態(tài)得出查圖能夠得出無量綱變量通過無量綱變量能夠得出以下一系列無量綱變量得出關(guān)于水平管路，當氣相、液相的流量、物性及管徑已知時，由上述參數(shù)帶入下式，若數(shù)值滿足下式則可判不為沖擊流或者環(huán)狀流，否則為分層流。且結(jié)果滿足上式，因此B點到C點管道內(nèi)的氣液兩相流體的流淌形態(tài)為環(huán)狀流。3）D點到E點的流淌形態(tài)得出查圖能夠得出無量綱變量通過無量綱變量能夠得出以下一系列無量綱變量得出關(guān)于水平管路，當氣相、液相的流量、物性及管徑已知時，由上述參數(shù)帶入下式，若數(shù)值滿足下式則可判不為沖擊流或者環(huán)狀流，否則為分層流。且結(jié)果滿足上式，因此D點到E點管道內(nèi)的氣液兩相流體的流淌形態(tài)為環(huán)狀流。4）E點到F點的流淌形態(tài)得出查圖能夠得出無量綱變量通過無量綱變量能夠得出以下一系列無量綱變量得出關(guān)于水平管路，當氣相、液相的流量、物性及管徑已知時，由上述參數(shù)帶入下式，若數(shù)值滿足下式則可判不為沖擊流或者環(huán)狀流，否則為分層流。結(jié)果不滿足上式，因此E點到F點管道內(nèi)的氣液兩相流體的流淌形態(tài)為分層流。由于管道的壓力隨著管道的長度而減小，兩相流的氣體體積流量只會越來越小，因此，從E點到H點的管段都為分層流。②各管段持液率的計算1）A點到B點的管段持液率計算氣液兩相傾斜管流的持液率能夠表示為式中——管子傾斜角度為時的持液率，；——管子為水平常的持液率，；——傾斜校正敘述，無量綱。圖3-1傾斜校正系數(shù)與角度的曲線曲線可回歸為以下的公式：式中的C為系數(shù)。其中，與流淌型態(tài)的種類，貝格斯-布里爾定義的弗勞德數(shù)及入口的體積含液率有關(guān)；系數(shù)C與流淌型態(tài)的種類、、液相速度準數(shù)、及管道的上坡或下坡有關(guān)，式中——，；——，；——，；——，。分離流淌：包括層狀流、波狀流和環(huán)狀流。管道A點到B點為下坡，因此 2）B點到C點的管段持液率計算氣液兩相傾斜管流的持液率能夠表示為圖3-2傾斜校正系數(shù)與角度的曲線與角度的曲線可回歸為以下的公式：式中的C為系數(shù)。由因此該管道屬于水平管道，因此其傾角為0度。即因此其中，與流淌型態(tài)的種類，貝格斯-布里爾定義的弗勞德數(shù)及入口的體積含液率有關(guān)；系數(shù)C與流淌型態(tài)的種類、、液相速度準數(shù)、及管道的上坡或下坡有關(guān)，而分離流淌：包括層狀流、波狀流和環(huán)狀流。由因此該管道屬于水平管道，因此其傾角為0度。即，因此3）C點到D點的管段持液率計算氣液兩相傾斜管流的持液率能夠表示為由因此該管道屬于水平管道，因此其傾角為0度。即因此其中，與流淌型態(tài)的種類，貝格斯-布里爾定義的弗勞德數(shù)及入口的體積含液率有關(guān)；系數(shù)C與流淌型態(tài)的種類、、液相速度準數(shù)、及管道的上坡或下坡有關(guān)，而分離流淌：包括層狀流、波狀流和環(huán)狀流。 由因此該管道屬于水平管道，因此其傾角為0度。即，因此4)D點到E點、E點到F點、F點到G點和G點到H點的管段持液率計算。氣液兩相傾斜管流的持液率能夠表示為由因此該管道屬于水平管道，因此其傾角為0度。即因此其中，與流淌型態(tài)的種類，貝格斯-布里爾定義的弗勞德數(shù)及入口的體積含液率有關(guān)；系數(shù)C與流淌型態(tài)的種類、、液相速度準數(shù)、及管道的上坡或下坡有關(guān)，而分離流淌：包括層狀流、波狀流和環(huán)狀流。由因此該管道屬于水平管道，因此其傾角為0度。即，因此③各管段沿程阻力系數(shù)的計算1)A點到B點管段阻力系數(shù)計算依照實驗結(jié)果，貝格斯和布里爾得出了氣液兩相流淌的沿程阻力系數(shù)，即其中式中——“無滑脫”的沿程阻力系數(shù)，無量綱；S——指數(shù)；——“無滑脫”的雷諾數(shù)；——液相、氣相的粘度，。另外，指數(shù)s可按下式計算，即其中得2）B點到C點管段阻力系數(shù)計算依照實驗結(jié)果，貝格斯和布里爾得出了氣液兩相流淌的沿程阻力系數(shù)，即其中另外，指數(shù)s可按下式計算，即其中得3)C點到D點管段阻力系數(shù)的計算其中另外，當1<Y<1.2時，應該使用下式求s，即其中得4)其他管段的阻力系數(shù)計算其中另外，當1<Y<1.2時，應該使用下式求s，即其中得④各個管段的壓降計算1）A點到B點管段的壓降計算式中p——，Pa；Z——，m；——，；——，；——，；g——，；——，（°）；——；G——，；——，；——，；D——，；A——，。2）其他各管段的壓降計算式中貝格斯-布里爾方法比較復雜，首先需要對流體的流型進行判不，然后依照管道的坡型的不同進行相對應的參數(shù)計算。不同的流型所用的持液率公式也不同，在持液率的計算公式中矯正系數(shù)的計確實是該方法的核心思想，矯正系數(shù)精確了混合流體的持液率，從而更進一步的精確了計算結(jié)果。3.3組合模型計算管道的總壓降我選用的該組合模型為三種，為杜克勒模型、弗拉尼根模型及貝格斯-布里爾模型。其中，以貝格斯布里爾模型為主體模型進行計算。3.3.1管道流淌型態(tài)的確定依照第二章第三節(jié)的計算。得出，該管道的流淌形態(tài)為：①A點到D點管道內(nèi)的氣液兩相流體的流淌形態(tài)為環(huán)狀流；②E點到H點管道內(nèi)的氣液兩相流體的流淌形態(tài)為分層流。3.3.2管道持液率和摩阻系數(shù)的計算通過貝格斯布里爾方法對該管道各個管段的持液率和摩阻系數(shù)進行計算得出的結(jié)果為：（詳細過程在上一章節(jié)中差不多介紹）持液率：由因此該管道屬于水平管道，因此其傾角為0度。即因此得出摩阻系數(shù)：指數(shù)s可按下式計算，即當1<Y<1.2時，應該使用下式求s，即其中得出3.3.3管道各個管段的壓降計算——摩阻壓力梯度——重位壓力梯度——加速壓力梯度即總壓力梯度、位差壓力梯度和加速壓力梯度三者之和。由因此組合模型的計算，①A點到B點的管道壓降計算1）杜克勒模型計算摩阻壓力梯度：計算在和下的液體混合物的密度；磨阻壓力梯度為：2）弗拉尼根模型計算重位壓力梯度：弗拉尼根利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)得出了位差壓力損失()的計算公式，即式中——起伏系數(shù)——液相的密度——重力加速度——管道的起伏總高度重位壓力梯度為：3）貝格斯—布里爾模型計算加速壓力梯度。A點到B點的總壓力梯度為： A點到B點的總壓降為：②B點到C點的管道壓降計算1）杜克勒模型計算摩阻壓力梯度計算在和下的液體混合物的密度；磨阻壓力梯度為：2）弗拉尼根模型計算重位壓力梯度：弗拉尼根利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)得出了位差壓力損失()的計算公式，即式中——氣體折算速度3）貝格斯—布里爾模型計算加速壓力梯度。B點到C點的總壓力梯度為： B點到C點的總壓降為：③C點到D點的管道壓降計算1）杜克勒模型計算摩阻壓力梯度計算在和下的液體混合物的密度；磨阻壓力梯度為：2）弗拉尼根模型計算重位壓力梯度：弗拉尼根利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)得出了位差壓力損失()的計算公式，即式中——氣體折算速度3）貝格斯—布里爾模型計算加速壓力梯度。C點到D點的總壓力梯度為： C點到D點的總壓降為：④其他管段的壓降計算1）杜克勒模型計算摩阻壓力梯度計算在和下的液體混合物的密度；磨阻壓力梯度為：2）弗拉尼根模型計算重位壓力梯度：弗拉尼根利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)得出了位差壓力損失()的計算公式，即3)貝格斯—布里爾模型計算加速壓力梯度。C點到D點的總壓力梯度為： D點到E點、E點到F點、F點到G點及G點到H點的總壓降為：4誤差分析在測量過程中，由于所使用的測量工具其本身不是夠準確，加上觀測者的主觀性和周圍環(huán)境的阻礙等等，使測量的結(jié)果不夠絕對準確。由儀表讀得的被測值與被測量真值之間，總是會存在一定的差異。再加上利用計算機進行數(shù)值計算幾乎全差不多上近似計算：計算機所能表示的數(shù)的個數(shù)是有限的，我們需要用到的數(shù)的個數(shù)是無限的，因此在絕大多數(shù)情況下，計算機不可能進行絕對精確的計算。測量時的測量誤差加上計算過程中的模型誤差和舍入誤差的累積導致了計算結(jié)果與測量值的之間的偏差。4.1絕對誤差測量值和真值之差為絕對誤差杜克勒方法計算結(jié)果與實測值之間的絕對誤差如下表：(MPa/m)表5-1管段A到B0.9931.1120.119B到C0.9331.0740.081C到D0.5890.6490.08D到E0.6250.5210.104E到F0.3820.4370.055F到G0.3970.360.037G到H0.230.2640.034弗拉尼根方法計算結(jié)果與實測值之間的絕對誤差如下表：(MPa/m)表5-2管段A到B0.9931.0910.098B到C0.9330.8010.132C到D0.5890.6780.089D到E0.6250.5530.072E到F0.3820.4230.041F到G0.3970.3690.028G到H0.230.2570.027貝格斯-布里爾方法計算結(jié)果與實測值之間的絕對誤差如下表：(MPa/m)表5-3管段A到B0.9931.1240.127B到C0.9330.8240.109C到D0.5890.6690.071D到E0.6250.5930.059E到F0.3820.4140.032F到G0.3970.3710.026G到H0.230.2470.017組合模型計算結(jié)果與實測值之間的絕對誤差如下表：(MPa/m)表5-4管段A到B0.9931.0850.092B到C0.9330.8570.085C到D0.5890.6460.057D到E0.6250.5840.041E到F0.3820.4030.021F到G0.3970.3810.016G到H0.230.2390.0094.2相對誤差衡量某一測量值的準確程度，一般用相對誤差來表示。示值絕對誤差d與被測量的實際值A的百分比值稱為實際相對誤差四種模型計算結(jié)果與實測值之間的相對誤差如下表：表5-5DFBBDFBBA到B11.9%9.9%12.8%9.3%B到C8.7%14.1%11.7%9.1%C到D13.6%15.1%11.9%9.3%D到E16.6%11.5%9.4%9.7%E到F14.4%10.7%8.4%5.5%F到G9.3%7.1%6.5%4%G到H14.8%11.7%7.4%3.9%通過誤差分析得出的結(jié)論是，單模型的計算結(jié)果誤差較大，而組合模型的計算結(jié)果誤差相對較小。實際計算單模型相對組合模型要復雜，計算難度大。而組合模型取各個單模型的優(yōu)點于一身，其誤差累積較單模型的誤差累積要曉得多，因此計算結(jié)果要更接近實測值。5結(jié)論兩相流體流淌計算不想單相流淌流體的計算，由于兩相流體流淌復雜、變化多、阻礙因素多及計算難度大，就注定兩相流淌流體計算不能像單相流體流淌的計算那樣簡便。需要考慮混合物的參數(shù)隨著壓力和溫度的變化以及環(huán)境因素的阻礙。雙組分兩相流淌與單組分兩相流淌定