پديد آورنده :
پورقاسمي، عليرضا
عنوان :
شبيه سازي فرآيند فرسايش در زانويي و سه راهي پلي اتيلن ناشي از ذرات جامد معلق در خطوط انتقال گاز طبيعي شهري به كمك CFD
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
پانزده، 83ص.: مصور
استاد راهنما :
محمدرضا احساني، امير صرافي
توصيفگر ها :
مدل فرسايش اوكا , ديناميك سيالات محاسباتي
استاد داور :
محسن نصر اصفهاني، مسعود حق شناس فرد
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/07/03
چكيده فارسي :
چكيده فرسايش ناشي از ذرات جامد يكي از مهمترين مشكلات مرتبط با صنايع نفت و گاز ميباشد حضور ذرات جامد شن اكسيدهاي فلزي و كاتاليستها منجر به فرسايش و شكست تجهيزات فرآيندي ميشود بنابراين پيشبيني نرخ فرسايش به منظور جلوگيري از خطرات احتمالي ناشي از شكست داراي اهميت ويژهاي ميباشد با پيشرفت روشهاي عددي و معرفي ديناميك سيالات محاسباتي استفاده از شبيه سازي CFD به عنوان يك روش جايگزين آزمايشگاهي و قابل اطمينان در پيشبيني نرخ فرسايش مورد توجه قرار گرفته است بدين ترتيب در پاياننامه اخير فرآيند فرسايش ناشي از ذرات جامد معلق در شبكه گاز رساني در شرايط عملياتي خطوط توزيع و انتقال گاز شهر كرمان در فصل زمستان با استفاده از مدل فرسايش اوكا بوسيله CFD شبيهسازي شده است جريان گاز جامد رقيق و منطبق بر مدل فاز پراكنده در نظر گرفته شده است اندركنش ذره ديواره با مدل ضريب بازگشت گرانت تاباكوف شبيهسازي شده است ذرات جامد از توزيع غير يكنواخت رزين راملر پيروي كرده وكسر حجمي آنها كمتر از 39 ميباشد بنابراين از اندركنش ذره ذره صرفنظر شده است جريان آشفته با استفاده از مدل k Realizable شبيهسازي شده است نرخ فرسايش بر حسب نرخ كاهش ضخامت ديواره در چهار هندسه زانويي شعاع كوتاه زانويي شعاع بلند سه راهي جريان مستقيم و سهراهي جريان انشعابي پلياتيلن به قطر 9 اينچ در سه سرعت39 32 و 33 متر بر ثانيه پيشبيني شده است براي اعتبارسنجي نتايج شبيهسازي و همچنين تصحيح ثوابت تابعيت زاويه در مدل فرسايش اوكا براي ذرات جامد پودر سياه و ديواره پلياتيلن از روش شاخص همگرايي شبكه استفاده شده است نتايج شبيهسازي نشان ميدهد كه نرخ كاهش ضخامت ديواره در دو زانويي شعاع بلند و شعاع كوتاه در سرعت 39 متر بر ثانيه با يكديگر برابر است با افزايش سرعت سيال نرخ كاهش ضخامت ديواره در زانويي شعاع كوتاه بيشتر از زانويي شعاع بلند افزايش مييابد با مقايسه الگوي فرسايش دو نوع توزيع يكنواخت و غير يكنواخت اندازه ذره رزين راملر در زانويي شعاع بلند در شرايط يكسان مشاهده ميشود كه توزيع يكنواخت اندازه ذره منجر به فرسايش متمركز در ناحيه مياني خم زانويي ميشود در حاليكه توزيع غير يكنواخت الگوي فرسايش را از ابتدا تا انتهاي زانويي بصورت افزايشي گسترش ميدهد همچنين تابعيت زاويه تصحيح شده بيشترين نرخ فرسايش توزيع غير يكنواخت اندازه ذره را در زاويه برخورد 79درجه پيشبيني ميكند واژههاي كليدي مدل فرسايش اوكا زانويي سهراهي پلي اتيلن ديناميك سيالات محاسباتي
چكيده انگليسي :
85 Simulation of Erosion Process Caused by Solid Paticles in Elbow and Tee Polyethelene in Urban Natural Gas Pipeline by CFD Ali Reza Pourghasemi Ar pourghasemi@ce iut ac ir Date of Submission June 19 2016 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Language Persian Degree M Sc Supervisors Mohammad Reza Ehsani ehsanimr@cc iut ac ir Amir Sarafi sarrafi@uk ac irAbstract Erosion caused from solid particles is one of the most important problems of oil and gas industries Presence of solid particles of sand metal oxides and catalysts result in erosion and rupture in processequipment Thus prediction of erosion rate for preventing probable hazards is of paramount importance Withimprovements of numerical methods and emergence of computational fluid dynamics using CFD simulationas a reliable substitute for experiment in prediction of erosion rate has been taken into consideration So incurrent thesis process of erosion caused from suspended solid particles in the gas distribution network hasbeen simulated using CFD with Oka erosion model at operational conditions of gas distribution network ofKerman city in winter Stream of gas solid has been taken into consideration as a dilute stream and inaccordance to distributed phase model Interaction of particle wall with the restitution coefficient model ofGrant Tabakoff has been simulated Solid particles obey from non uniform distribution of Rosin Rammler andtheir volumetric fraction is lower than 10 Thus the interaction of particle particle has been neglected Turbulent stream has been simulated using k Realizable Erosion rate in terms of rate of reduction ofthickness of the wall has been predicted in 10 20 and 30 m s velocities and four geometries short radiuselbow long radius elbow direct stream tee and side stream polyethylene tee with 1in diameter For validatingthe results of simulation and correction coefficients of angle functionality in the Oka s erosion model for solidparticles of dark powder and polyethylene wall grid convergence index has been used The results ofsimulation show that rate of reduction of thickness of the wall in the two long and short radius elbows areequal to each other for velocity of 10m s Upon increasing velocity of the fluid rate of reduction of thicknessof the wall for the short radius elbow reduces more than long radius elbow By comparing pattern of erosionfor two cases of uniform and non uniform particle size distribution Rosin Rammler in the long radius elbow it is observed that uniform distribution of particle size concentrated erosion in the middle part of elbow curve However for the non uniform particle size the erosion pattern has increasing trend from beginning to the endof elbow Also functionality of corrected angle predicts the highest rate of erosion for non uniform sizedistribution to occur at impact angle of 17o Keywords Oka s erosion model Elbow Tee Polyethylene Computational Fluid Dynamics
استاد راهنما :
محمدرضا احساني، امير صرافي
استاد داور :
محسن نصر اصفهاني، مسعود حق شناس فرد
