1) vertical conduit flow
垂直管流
1.
A calculation method for bottom-hole pressure in CO2 gas well is established according to energy balance equation for vertical conduit flow by using the method of calculating CO2 physical properties(density,Z-factor and viscosity) and combining with the unique phase characteristics of CO2 in well bore.
根据垂直管流的能量平衡方程,运用CO2物性参数(密度,偏差因子及粘度等)的计算方法,结合CO2独特的井筒相态特征,得到了CO2气井的井底压力计算方法,对某CO2实例井的井筒压力分布进行了预测,预测结果较好。
2) vertical pipe flow
垂直管流动
1.
For acquiring present formation pressure of gas well in time and providing a basis for geologic study and interpretation, dynamic analysis and reservoir potential calculation, a facility method to calculate formation pressure of gas well is presented on base of systemic well test principle of gas well and vertical pipe flowing theory.
为及时得到气井当前地层压力,为气藏地质研究和评价、动态分析、储量计算等提供依据,基于气井系统试井原理和垂直管流动理论,提出了计算气井地层压力的简易方法。
3) vertical flowing pipe
垂直管流井
5) vertical downward pipeflow
垂直下降管流
6) vertical multiphase flow
多相垂直管流
1.
Sensitivity analysis of pressure loss of vertical multiphase flow in gas well;
气井多相垂直管流段压力损失敏感性分析
补充资料:管流
管道中的流体运动。两千多年前人类已能大规模利用管道系统供水。现代更普遍使用管道输送各种液体、气体和复杂的混合物。根据管中流体的流动状态,管流可分为层性管流和湍性管流。
液体层性管流 当雷诺数小于2000时,等截面直圆管中的液体流动是层性管流(这里ρ为液体密度;U 为等截面上的平均速度;μ、ν分别为液体的动力粘性系数和运动粘性系数;D为圆管内径),流动呈层状规则运动。
对于圆管中的液体层性管流,19世纪G.H.L.哈根和J.-L.-M.泊肃叶已从实验归纳出流动规律,后来证实与精确解符合,故后人称之为泊肃叶流动。圆管截面上随r(图1)的速度分布为绕中心线的旋转抛物面,即
式中Δp为管道长度L上的压力降(或压力损失)。因为压力沿管道长度降低,Δp为负,所以式中取负号。
流量Q的公式为:
。
压力降Δp的公式为:
。由流量公式可看出,在其他条件不变情况下,压力降增大一倍,流量也增大一倍;反之亦然。
液体湍性管流 一般来说,当雷诺数达到2000~4000(临界区)时,液体层性管流会变得不稳定,并开始向湍性管流过渡。当雷诺数大于4000时,一般工业管道内的液体流动为过渡流或完全湍流。这时流动的能量损失和壁面摩擦阻力加大。由于湍性管流有相当大的径向动量交换,湍性管流的速度分布比层性管流均匀得多(图1)。
液体湍性管流没有严格的理论分析方法,工程技术中通常采用半经验半理论公式和图表计算压头损失(能量损失)或流量。
液体湍性管流的压头损失由达西-魏斯巴赫方程给出:
式中hf为压头损失(米);L为管道长度(米);D为管道内径(米);U为平均速度(米/秒);g=9.81米/秒2;f为摩擦系数(无量纲),它是雷诺数Re和管道内壁相对粗糙度ε/D的函数,即
f=f(Re,ε/D),
式中ε为管道内壁的绝对粗糙度(米);Re=UD/ν(ν的单位为米2/秒)。这些函数关系由以下经验公式给出:
在过渡区,
在完全湍流区,
。由上式看出,在完全湍流情况下摩擦系数仅与粗糙度有关,而同雷诺数无关。
在层流区,
f=64/Re。
为了便于使用,L. F.穆迪将这些函数关系绘在一张以ε/D为参数,以f、Re为坐标轴的曲线图(称为穆迪图,见图2)上。
图中湍性管流摩擦系数 f的下限为最下面的一条光滑管曲线,虚曲线为过渡区和完全湍流区的分界线。
上述经验公式和穆迪图适用于各种工业管道中的液体流动。新的工业管道内壁的有效粗糙度见表。
应用时,如果给定管道流量求压头损失,可以按如下步骤进行计算。首先通过水力试验测定管道内壁的有效粗糙度,算出雷诺数,根据穆迪图查出摩擦系数f,然后用达西-魏斯巴赫方程算出压头损失。由于尚缺乏测量管道粗糙度的满意方法,对粗糙管的摩擦系数的知识也不完善,这样的计算误差约±10%。
管道截面的变化,阀门调节,管道方向变化和分支,都会引起压头的局部损失。但是,这些损失是次要的。工程计算中可将等效管道长度Le加到实际管道长度中加以考虑。
最近实验发现,可溶性高分子聚合物具有很强的减阻作用。例如,在纯溶剂中加百万分之几(重量)的这种聚合物,可以使液体湍性管流的摩擦阻力降到纯溶剂摩擦阻力的四分之一。一般说来,任何具有线形结构的高分子物质(其分子量大于50000),都可使任何流体溶剂的湍流摩擦阻力降低。高分子减阻具有广泛的应用前景。
气体湍性管流 对于气体(或蒸汽)湍性管流,如果压力降较小,气体密度变化可以忽略,其计算方法同液体湍性管流情形完全一样。如果气流的压力降大于10%初始压力,计算中则须考虑气体的密度变化、速度变化、密度同压力的状态方程或其他热力学关系式。
在等温情形中,根据微分形式的达西-魏斯巴赫方程,可以导出如下压力公式:
,式中p1为初始绝对压力(千克力/米2,1千克力=9.8牛顿);p2为最终绝对压力(千克力/米2);Q为重量流量(千克力/秒);R为气体常数;T为热力学温度(开);A为圆管横截面积(米2)。摩擦系数f仍根据雷诺数Re和管道内壁相对粗糙度ε/D从穆迪图查出。在等温情形中,雷诺数沿管道长度不变。绝热条件下气体湍性管流的压力损失计算方法有所不同。
在实际技术问题中,经常遇到管道中的多相流动,即流动介质包括气体、液体或固体中二相或二相以上的混合物。这些复杂管流主要依靠经验公式进行计算。
参考书目
孙成彦编:《管渠水利计算概论》,中国建筑工业出版社,北京,1978。
R.P. Benedict, Fundamentals of Pipe Flow, John Wiley & Sons,New York,1980.
液体层性管流 当雷诺数小于2000时,等截面直圆管中的液体流动是层性管流(这里ρ为液体密度;U 为等截面上的平均速度;μ、ν分别为液体的动力粘性系数和运动粘性系数;D为圆管内径),流动呈层状规则运动。
对于圆管中的液体层性管流,19世纪G.H.L.哈根和J.-L.-M.泊肃叶已从实验归纳出流动规律,后来证实与精确解符合,故后人称之为泊肃叶流动。圆管截面上随r(图1)的速度分布为绕中心线的旋转抛物面,即
式中Δp为管道长度L上的压力降(或压力损失)。因为压力沿管道长度降低,Δp为负,所以式中取负号。
流量Q的公式为:
。
压力降Δp的公式为:
。由流量公式可看出,在其他条件不变情况下,压力降增大一倍,流量也增大一倍;反之亦然。
液体湍性管流 一般来说,当雷诺数达到2000~4000(临界区)时,液体层性管流会变得不稳定,并开始向湍性管流过渡。当雷诺数大于4000时,一般工业管道内的液体流动为过渡流或完全湍流。这时流动的能量损失和壁面摩擦阻力加大。由于湍性管流有相当大的径向动量交换,湍性管流的速度分布比层性管流均匀得多(图1)。
液体湍性管流没有严格的理论分析方法,工程技术中通常采用半经验半理论公式和图表计算压头损失(能量损失)或流量。
液体湍性管流的压头损失由达西-魏斯巴赫方程给出:
式中hf为压头损失(米);L为管道长度(米);D为管道内径(米);U为平均速度(米/秒);g=9.81米/秒2;f为摩擦系数(无量纲),它是雷诺数Re和管道内壁相对粗糙度ε/D的函数,即
f=f(Re,ε/D),
式中ε为管道内壁的绝对粗糙度(米);Re=UD/ν(ν的单位为米2/秒)。这些函数关系由以下经验公式给出:
在过渡区,
在完全湍流区,
。由上式看出,在完全湍流情况下摩擦系数仅与粗糙度有关,而同雷诺数无关。
在层流区,
f=64/Re。
为了便于使用,L. F.穆迪将这些函数关系绘在一张以ε/D为参数,以f、Re为坐标轴的曲线图(称为穆迪图,见图2)上。
图中湍性管流摩擦系数 f的下限为最下面的一条光滑管曲线,虚曲线为过渡区和完全湍流区的分界线。
上述经验公式和穆迪图适用于各种工业管道中的液体流动。新的工业管道内壁的有效粗糙度见表。
应用时,如果给定管道流量求压头损失,可以按如下步骤进行计算。首先通过水力试验测定管道内壁的有效粗糙度,算出雷诺数,根据穆迪图查出摩擦系数f,然后用达西-魏斯巴赫方程算出压头损失。由于尚缺乏测量管道粗糙度的满意方法,对粗糙管的摩擦系数的知识也不完善,这样的计算误差约±10%。
管道截面的变化,阀门调节,管道方向变化和分支,都会引起压头的局部损失。但是,这些损失是次要的。工程计算中可将等效管道长度Le加到实际管道长度中加以考虑。
最近实验发现,可溶性高分子聚合物具有很强的减阻作用。例如,在纯溶剂中加百万分之几(重量)的这种聚合物,可以使液体湍性管流的摩擦阻力降到纯溶剂摩擦阻力的四分之一。一般说来,任何具有线形结构的高分子物质(其分子量大于50000),都可使任何流体溶剂的湍流摩擦阻力降低。高分子减阻具有广泛的应用前景。
气体湍性管流 对于气体(或蒸汽)湍性管流,如果压力降较小,气体密度变化可以忽略,其计算方法同液体湍性管流情形完全一样。如果气流的压力降大于10%初始压力,计算中则须考虑气体的密度变化、速度变化、密度同压力的状态方程或其他热力学关系式。
在等温情形中,根据微分形式的达西-魏斯巴赫方程,可以导出如下压力公式:
,式中p1为初始绝对压力(千克力/米2,1千克力=9.8牛顿);p2为最终绝对压力(千克力/米2);Q为重量流量(千克力/秒);R为气体常数;T为热力学温度(开);A为圆管横截面积(米2)。摩擦系数f仍根据雷诺数Re和管道内壁相对粗糙度ε/D从穆迪图查出。在等温情形中,雷诺数沿管道长度不变。绝热条件下气体湍性管流的压力损失计算方法有所不同。
在实际技术问题中,经常遇到管道中的多相流动,即流动介质包括气体、液体或固体中二相或二相以上的混合物。这些复杂管流主要依靠经验公式进行计算。
参考书目
孙成彦编:《管渠水利计算概论》,中国建筑工业出版社,北京,1978。
R.P. Benedict, Fundamentals of Pipe Flow, John Wiley & Sons,New York,1980.
说明:补充资料仅用于学习参考,请勿用于其它任何用途。
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