附录C 油气混输的压降计算公式
C.0.1 当采用杜克勒Ⅱ法时,水平管道油气混输的压降计算应符合下列规定:
1 油气混输管道的压降可按下式计算:
式中:△p——油气混输管道压降(MPa);
λm——混输阻力系数,见式C.0.1-2;
ρm——气液混合物的平均密度(kg/m3),见式C.0.1-6;
vm——气液混合物平均流速(m/s),见式C.0.1-7;
L——管道长度(km);
d——管道内径(m)。
2 混输阻力系数可按下列公式计算:
式中:Φ——混输阻力系数与液相阻力系数的比值,可由无滑脱时的含液率RL查图C.0.1-1确定;
图C.0.1-1 Φ-RL关系曲线
Rem——混输雷诺数;
μm——气液混合物的动力黏度(Pa·s),见式C.0.1-4。
式中其他符号意义与式C.0.1-1中相同。
3 气液混合物的动力黏度可按下列公式计算:
式中:μL、μg——液相、气相的动力黏度(Pa·s);
RL——体积含液率;
qL——液相的体积流量(m3/s);
qm——气液混合物的体积流量(m3/s)。
4 气液混合物的平均密度可按下式计算:
式中:ρL、ρg——液相、气相的密度(kg/m3);
RL——体积含液率;
HL——截面含液率,即考虑气液相滑脱时的含液率,可根据RL和Rem查图C.0.1-2确定。
图C.0.1-2 RL-HL关系曲线
5 气液混合物的平均流速可按下式计算:
式中:qm——气液混合物的体积流量(m3/s);
d——管道内径(m)。
C.0.2 当采用贝格斯-布里尔法时,油气混输的压降计算应符合下列规定:
1 油气混输管道的压降可按下式计算:
式中:△p——油气混输管道压降(Pa);
HL——截面含液率,无因次,其值可按流态(分离流、过渡流、间歇流和分散流)由计算确定,见本条第2款;
g——重力加速度,g=9.81m/s2;
θ——管道倾角,度或弧度(流体上坡θ为正,下坡为负,水平管θ=0);
λm——混输摩阻系数,可根据无滑脱水力摩阻系数λo、含液率HL、无滑脱含液率RL,经计算确定,见本条第4款;
Gm——气液混合物质量流量(kg/s);
vsg——气相折算流速(m/s);
p——管道内介质的平均绝对压力(Pa)。
式中其他符号意义与公式C.0.1-1中相同。
2 截面含液率HL计算应符合下列规定:
1)水平管分离流、间歇流、分散流的截面含液率可按下式计算:
式中:HL(0)——水平管截面含液率;
RL——体积含液率,见公式C.0.1-5;
Fr——弗劳德准数,见公式C.0.2-11;
a、b、c——系数,取决于流型,见表C.0.2-1。
表C.0.2-1 a、b、c与流型的关系
2)水平管过渡流的截面含液率HL(0)T可按下列公式计算:
式中:T、S、I——分别表示过渡流、分离流和间歇流;
L2、L3——按表C.0.2-3中所列计算式计算。
3)对于倾斜管截面含液率HL(θ)可按下列公式计算:
式中:HL(θ)——倾角为θ的管路截面含液率;
d、e、f、h——与流型有关的系数,应按表C.0.2-2选取;
vs1——液相折算速度(m/s);
σ——液相表面张力(N/m)。
表C.0.2-2 与流型有关的其他系数
对于θ=90°的垂直管路:
3 两相管路流型判别准则应按表C.0.2-3确定,弗劳德准数应按下式计算:
式中符号意义与公式C.0.1-1、公式C.0.2-2中相同。
表C.0.2-3 两相管路流型判别准则
4 两相流水力摩阻系数可按下列公式计算:
式中:λm——两相流管路的水力摩阻系数;
λo——相同条件下两相均匀混合、相间无滑脱的水力摩阻系数。
对于水力光滑管,无滑脱时水力摩阻系数λo可由穆迪(Moody)图中查得,也可由下式计算:
式中符号意义与公式C.0.1-1、公式C.0.1-5、公式C.0.1-6中相同。