بررسی عملکرد پروور لوله ای دو جهته برای کالیبراسیون جریان سنج های مورد استفاده در صنعت نفت با استفاده از شبیه سازی CFD

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 آزمایشگاه تحقیقاتی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)،دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، نارمک، تهران

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، ماهشهر

چکیده

در این مقاله شبیه‌ سازی عملکرد پروور لوله‌ای، در سرعت های m/s 3 و2 برای نفت سفید و دو نوع نفت خام به منظور پیش‌بینی میتر فاکتور (ضریب تصحیح جریان‌سنج)، با استفاده از روش های مبتنی بر دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مورد بررسی قرار گرفته است. بدلیل شرط مرزی متحرک، از مش های متحرک در میدان جریان استفاده شده است. در مرحله اول شبیه سازی، از لوله‌ی پروور بدون توپک برای داشتن جریان کاملا" توسعه یافته در بخش کالیبراسیون استفاده شده است، سپس شبیه سازی به همراه توپک با حفظ شرایط مرحله اول صورت گرفته است. برای دستیابی به کمترین خطای ممکن، از مدل‌های آشفتگی k-e و k-w برای شبیه‌سازی اغتشاش در جریان استفاده شده‌است. جهت اعتبار سنجی نتایج شبیه‌سازی، ضریب اصطکاک بدست آمده برای جریان، با روابط تجربی مقایسه شده است. پروفایل‌های سرعت برای مقطع خروجی لوله و اطراف توپک رسم و مورد بحث قرار گرفته‌اند. نتایج نشان میدهد در مدل ایجاد شده تغییرات عدد رینولدز تاثیری روی میتر‌فاکتور بدست آمده ندارد. در این مطالعه توانمندی شبیه سازی‌های CFD در تحلیل فرآیندهایی که نیاز به استفاده از مش دینامیک دارند به خوبی نشان داده شده است. همچنین نتایج نشان میدهد که میتوان با هزینه کمی عملکرد پروورها که از اهمیت ویژه‌ای در صنعت برخوردارند و همینطور طراحی آنها، تعیین مکان مناسب آشکارسازها و سایر موارد، از شبیه سازی CFD استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of Bidirectional Prover Performance for Calibration of Oil Industry Flow Meters using CFD Simulation

نویسندگان [English]

  • S.H. Hashemabadi 1
  • M. Ghamari 2
1 CFD Research Laboratory, School of Chemical Engineering, Iran University of Science and Technology, Narmak, Tehran, Iran
2 Islamic Azad University, Mahshahr, Iran
چکیده [English]

In this study for meter factor prediction, the bidirectional pipe prover performance has been simulated by CFD techniques in two velocities as 2 and 3 m/s for kerosene and two types of crude oil. Because of moving boundary condition, the simulations have been carried out with dynamic mesh. In the first stage of the simulation to have fully developed flow in the calibration section the prover pipe has been investigated without the sphere, next simulations has been repeated with ball in flow through the prover but with same conditions at the first stage. To achieve the lowest possible error, several simulations were conducted with two turbulence models: standard k-e and k-w. For validation, the CFD calculated pipe friction coefficient has been compared to empirical relations. The velocity distribution has been discussed for output cross-section and around the ball in prover. The results show that the effects of Reynolds number variation on meter factor are ignorable. Moreover, this work illustrates that CFD simulations is an inexpensive powerful tool for evaluation of prover performance. Also these simulations can be used for design of provers and detectors positions determination, etc.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Computational Fluid Dynamics (CFD)
  • Meter factor
  • bidirectional pipe prover
  • Calibration