Расчет трубопровода – твердые частицы

Существуют трубопроводы, режимы эксплуатации которых предусматривают движение в потоке твердых частиц вместе с основным транспортируемым продуктом (газ, жидкость). В одних случаях это вызвано какими-либо задачами технологии, например экспериментальные установки и пр. В других, наличие твердых частиц в потоке является побочным эффектом, например – наличие песка в скважинных шлейфах.

Расчет трубопровода – твердые частицы

Взвешенные твердые частицы в потоке трубопровода - визуализация программы ITM Flow


Частицы, движущиеся в потоке транспортируемого продукта, оказывают достаточно сильное влияние на работу трубопровода. С одной стороны, движущиеся частицы оказывают эрозионное воздействие на стенки трубы, трубную арматуру, истирая их и приводя весь трубопровод в непригодное для дальнейшей эксплуатации состояние, зачастую приводя к аварийным ситуациям. С другой стороны, твердые частицы, например песок, при недостаточной скорости движения могут образовать тромбы (пробки) и существенно уменьшать проходное сечение, что в свою очередь может вызвать серьезные отклонения от выбранных режимов эксплуатации. Поэтому необходимо производить расчет трубопровода с учетом наличия твердых частиц и выявлять характер их поведения в движущемся потоке.

На учет влияния частиц при расчетах влияют такие их характеристики как:

1. Размеры частиц;
2. Форма частиц;
3. Режим течения потока;
4. Структура потока;
5. Свойства потока (вязкость, плотность);
6. Концентрация частиц в потоке;
7. Профиль трубопровода (горизонтальный, вертикальный, наклонный (нисходящий, восходящий));
8. Наличие сужений (малые диаметры, запорно-регулирующая арматура), расширений и элементов трубопровода, оказывающих влияние на изменение направления потока (повороты и пр.);
9. Состав частиц;
10. Плотность (масса) частиц.

Кроме того, такой учет подразумевает взаимодействие частица – транспортируемый продукт. Поэтому свойства основного потока рассматриваются так же – с учетом включений. В случае перекрытия сечения изменятся и характеристики основной среды и т.п.

Программный комплекс ITM Flow позволяет провести расчет трубопровода (газопровода) с учетом твердых включений в основной поток, визуально показать характер движения частиц в потоке, выявить возможные зоны его скоплений и другое. Такой расчет может стать основой для выбора режима эксплуатации технологических трубопроводов, шлейфов скважин и др.

Компьютерное моделирование трубопровода