天然氣水合物漿宏觀流動(dòng)特性研究

【摘要】：水合物漿液流動(dòng)特性研究是水合物漿液儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的核心,其研究不僅僅為實(shí)際生產(chǎn)中水合物漿液的安全輸送提供保障,而且為未來(lái)可能出現(xiàn)的大規(guī)模的水合物開(kāi)采、儲(chǔ)運(yùn)以及應(yīng)用水合物做為一種新型的儲(chǔ)氣方式提供了技術(shù)支持。 本文從水合物漿的制備、水合物漿的流動(dòng)特性計(jì)算以及水合物漿流動(dòng)特性的數(shù)值模擬三個(gè)方面,實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)條件下水合物漿液物性的預(yù)測(cè)、水合物漿液在水平管流中的流動(dòng)特性計(jì)算及模擬。所提出的計(jì)算模型對(duì)制備水合物漿及預(yù)測(cè)其流動(dòng)特性具有重要意義。 為實(shí)現(xiàn)水合物漿物理性質(zhì)的計(jì)算,首先對(duì)水合物及水合物漿的物理性質(zhì)及其計(jì)算方法進(jìn)行了歸納總結(jié)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制備水合物漿的兩種較常用的方法：定壓生成、定容生成分別建立了水合物漿生成相平衡的計(jì)算模型,模型可以分別對(duì)系統(tǒng)條件下,所生成水合物漿液的物理性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算預(yù)測(cè),通過(guò)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn),計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確,可以很好的預(yù)測(cè)制備過(guò)程相平衡以及生成的水合物漿性質(zhì)；隨后,在傳統(tǒng)的描述固液流動(dòng)的雙層模型基礎(chǔ)上,添加介質(zhì)受力分析,考慮水合物漿的流變性,并在對(duì)流動(dòng)轉(zhuǎn)化過(guò)程分析的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,提出了水合物漿穩(wěn)定流動(dòng)臨界速度的定義,并對(duì)此模型編程求解,進(jìn)而得到水合物漿的流型、穩(wěn)定流動(dòng)臨界速度、濃度分布、壓降因子等參數(shù),通過(guò)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)該模型可以在較廣泛的適用區(qū)間內(nèi)給出較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果。水合物漿液的數(shù)值模擬,則是在以上模型的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考慮顆粒粒徑分布、粘度分布等,模擬結(jié)果表明,該方法可以對(duì)流動(dòng)過(guò)程中的粒徑變化以及粘度變化給出更直觀的結(jié)果。 【關(guān)鍵詞】：水合物漿 物性計(jì)算 相平衡模型 流動(dòng)特性 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)（華東）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TE832
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 水合物漿簡(jiǎn)介9
• 1.2 研究背景及意義9-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-19
• 1.3.1 水合物及水合物漿物理性質(zhì)10-11
• 1.3.2 水合物漿生成及制備過(guò)程11
• 1.3.3 水合物漿流動(dòng)及堵塞特性11-16
• 1.3.4 其它漿液相關(guān)研究16-19
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 水合物及水合物漿基本物性21-36
• 2.1 水合物顆粒物理性質(zhì)21-25
• 2.1.1 顆粒密度21-23
• 2.1.2 水合系數(shù)23-24
• 2.1.3 聚結(jié)直徑24-25
• 2.2 水合物漿液物理性質(zhì)25-33
• 2.2.1 濃度25-29
• 2.2.2 粘度29-33
• 2.3 物性計(jì)算方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證33-35
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置和過(guò)程描述33-34
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及模型驗(yàn)證34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 水合物漿液制備過(guò)程建模及平衡態(tài)計(jì)算36-52
• 3.1 水合物漿制備裝置36-38
• 3.2 定壓過(guò)程水合物生成平衡態(tài)計(jì)算38-44
• 3.2.1 模型建立38-40
• 3.2.2 計(jì)算步驟及界面編制40-43
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果對(duì)比43-44
• 3.3 定容過(guò)程水合物生成平衡態(tài)計(jì)算44-51
• 3.3.1 模型建立44-47
• 3.3.2 計(jì)算步驟及界面編制47-50
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果對(duì)比50-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第四章 水合物漿液流動(dòng)特性計(jì)算52-69
• 4.1 雙層流動(dòng)模型的理論基礎(chǔ)及特點(diǎn)52-54
• 4.2 水合物漿液流動(dòng)模型建立54-63
• 4.2.1 管線中流動(dòng)介質(zhì)的受力分析55-57
• 4.2.2 流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程分析57
• 4.2.3 模型計(jì)算與編程求解57-63
• 4.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果對(duì)比63-64
• 4.4 水合物漿液流動(dòng)參數(shù)影響因素的正交研究64-67
• 4.5 本章小結(jié)67-69
• 第五章 水合物漿液流動(dòng)特性的數(shù)值模擬69-87
• 5.1 模擬方法69-72
• 5.1.1 模型建立69-70
• 5.1.2 參數(shù)設(shè)置70-71
• 5.1.3 模擬方案71-72
• 5.2 模擬結(jié)果及對(duì)比72-85
• 5.2.1 流型判斷及對(duì)比分析73-77
• 5.2.2 濃度分布及對(duì)比分析77-82
• 5.2.3 流動(dòng)參數(shù)及對(duì)比分析82-83
• 5.2.4 顆粒粒徑分布對(duì)流動(dòng)的影響83-85
• 5.3 本章小結(jié)85-87
• 第六章 總結(jié)與展望87-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 附錄自定義程序93-95
• 攻讀碩士期間取得的成果95-96
• 致謝9

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