Borulu Tümleme Meydanlarında Zorluklar
Hidrokarbonların taşınması, boruların ve diğer sıvıların boru hatlarıyla taşınması, katı partiküllerin veya yüksek seviyeli sistemlerin etkisi ile yönlendirilen mekanik bir süreçtir.Bu boruların operasyonel bozulması ve korozyonu diğer yandan, boru materyali ve çevresel başarısızlıklar arasındaki sürekli tehdittir. Erosion, genellikle çevresel bozulmaların ve onarım hızlarının etkisi ile yönlendirilmesi gerekir.
C ⁇ Akışkanlar Dinamikleri (CFD) Temel
Gerçek akış koşulları altında boru hatlarının fiziksel testleri pahalı, zaman alıcıları ve genellikle sahada karşılaşılan geniş diziler için pratik bir şekilde test edilir. C ⁇ Akışkanlar Dinamikleri (CFD), enerji akışı (Navier-Stokes) için bilinen en yaygın olarak kabul edilen kriptolama modellerinden biridir ve kullanıcı tanımlı fonksiyonlarda (UDFS)
Boru hatlarında Erosion Fiziği
Parçacık Etkisi ve Malzeme Yokluğu
Erosion sağlam parçacıklar (örneğin kum, proppant, veya ölçek parçaları gibi) boru duvarının sıvı etkisi altında kalır. malzeme geri yükleme oranı, [[0)parçalı hız[Dönemli erozyon modelleri, yaygın kullanılan Finie modeli gibi, Oka modeli veya genel olarak "MazurT:5) bir fazda bütünleşik bir boyut hesaplaması ile entegre edilir.
Multifa Akışı Çok Etkiler
Çoğu boru hatları tek fazlı değildir. Gaz-liquid-solid üç fazlı rejimler, karamsar akışlar ve boru hatlarının tümünde farklı erozyon modelleri oluşturabilir.In Fluent, Eulerian multifaksiyon modeli veya DPM ile birlikte yapılan ölçümler sürekli fazlar ve dağınık partiküller için etkileşimin üstesinden gelmek zorundadır. Örneğin, gaz tabakaları ve iyonize boru hatlarında sıvı damlacıklar, yüksek kinetik enerji ile birlikte formlar oluşturabilir.
Boru hatlarında korozyon Fiziği
Elektrokimyasal Reaksiyonlar ve Mass Transport
Korozyon, metal ve katodik azaltım reaksiyonlarının (örneğin oksijen azaltımı veya hidrojen evrimi gibi) tekrarlanan bir elektrokimyasal işlemdir.Demekle birlikte, yerel pH, sıcaklık ve koruyucu filmlerin varlığı (örneğin, demir karbonat), akırık karbon asitlerinin çözümü ile elde edilen pH azaltımı ile elde edilen yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte.
Korozyonda Akış Rejim Etkisi
Akış kalıpları koruyucu filmlerin stabilitesini güçlü bir şekilde etkiler. Turbulent akışlarında, yüksek duvar hear stresi, korozyon ürün tabakalarını mekanik olarak kaldırabilir, koratif çevreye taze metali maruz bırakabilir. Bu özellikle de bükmelerde problemli, valfler ve akış simülasyonları alt kısmından itibaren, korozyon oranı dramatik bir şekilde artırabilir.
Erosion ve korozyon için Ansys Fluent Simülasyonu Ayarlayın
Geometri ve Mek Gereksinimler
Tipik bir simülasyon, ilginin boru hattının 3D CAD geometrisi ile başlar - çoğu zaman bir viraj, tee, azaltıcı veya valf.Geçmiş veya karma ağ[DDDGruplar alt katmanını çözmek için yakın bölgelerden, duvardaki eğimli yüzeylere vurgu yapmak gerekir.Demokratlama testi, erozyonun daha fazla duvar düzeltmesi ile önemli ölçüde değişmeyeceğini doğrulamalıdır.
Sınırsal Koşullar ve Akışkan Özellikler
Inlet koşulları akış hızı, faz kesleri, türbülans yoğunluğu ve sıcaklık.In particle enjeksiyonlar için, ayrık aşama modeli, parçacık çapı dağılımı, yoğunluk, şekil faktörü ve kütle akışı oranı gerektirir. Parçacık rebound regresyon katları duvardaki rekontaj katsayısı, enerjinin nasıl transfer edildiğini belirlemelidir.Inlet konsantrasyonları için (e.g., CO2, O2, H2S) ve duvar ısı geçişi veya iyonik ısı geçişi gerektirdiğinden bağımsız ısı geçişi gerektirir.
Turbulence Modeling
Çoğu boru hatları aktı (Re > 4000) Ansys Fluent bir dizi türbülans model sunuyor: Standart k- ⁇ modeli, kararlılık ve ekonomi için yaygın olarak kullanılırken, SST k- ⁇ modeli, stoklama veya olumsuz baskı ile akışlar için daha iyi bir şekilde önerilir. erozyon tahmin için, türbülans modeli doğrudan benzer geometrilere karşı benzer şekilde erozyona karşı benzer şekildekileri doğrulamaktadır.
Sonuçlara İlişkin Post-Processing and Interpretation of Results
Erosion Rate Contours and Excessive
Yakınlıktan sonra, Fluent duvar yüzeylerde erozyon oranını yükseltebilir (örneğin kg/m2·s veya mm/yıl) Mühendisler genellikle tahmin edilen erozyon oranının tasarım yaşamı için kabul edilebilir bir eşiğine geçtiği yer tespit eder (örneğin, 0.1 mm/yıl).
Korozyon Hız Dağıtımları ve pH Haritalama
Korozyon simülasyonları için, sonuçlar yerel korozyon oranı (mm/yıl), duvar hear stresi, pH ve türlerin konsantrasyonları. Mühendisler yüksek hear stres veya su birikimi ile ilişkili yüksek korozyon oranlarının alanlarına bakarlar. Simülasyon, duvar reaksiyon kinetiğini değiştirerek farklı inhibitör enjeksiyon stratejileri karşılaştırabilir. Örneğin, kontraksiyonu azaltan bir kullanıcı tanımlı işlevi ekleyerek, korozyon oranını azaltır.
Geçerlilik ve En İyi Uygulamalar
Tahmin edici simülasyonlar sadece model ve bunların arkasındaki geçerlilik kadar iyidir. Akış döngüsü testlerinden Tarihsel erozyon verileri (örneğin, Tulsa veya DNV) ve geri dönen silindir elektrot (RCE) veya jet çekme testleri için kullanılan bir sabitleme oranıdır.In factonluk testi genellikle doğrulayıcı veya sayısal bir şekilde kontrol edilir.
Vaka Çalışması: Bir Boru Hattında Erosion
Bir gaz-sand karışımı taşıyan 90 derece dirsek düşünün. Gaz yüzeysel hız 20 m/s, parçacık büyüklüğü 300 μm ve kum konsantrasyonu %1'i ağırlık ile azaltır. A FluDent simülasyonu (BPM'yi 10.000 enjeksiyon akışı ile azaltır ve Oka erozyon modeli) tasarım sırasında daha büyük bir erozyon oranını (veya kör bir tee) seçmenizi sağlar.
Vaka Çalışması: Bir Akış döngüsünde CO2 Korozyon
100 mm ID boru ile dolu bir akış döngüsü, bir inhibitör ekledikten sonra (gürücüklüğü azaltmak için) Fluent tarafından tahmin edilen korozyon oranı (örneğin, türlerin taşınması ve de Waard-Milliams modeli) 10 Pa'ya 1 mm'ye kadar uzanan bir duvarda 1 mm'lik bir basınç artışıdır.
Sınırlar ve Gelecek Yollar
Mevcut CFD Erosion/Corrosion Modellerinin Sınırları
Önemli ilerlemelere rağmen, erozyon-kampiyon simülasyonları sınırlı sayıda sıcaklık ve pH seviyesi için geçerli olan sınırlamalara sahiptir - birden fazla korelasyon türü ek olarak, uzun vadeli (yıllar) işlem için gerekli olan parçacık uçlu modellerinin etkisini ihmal etmek, genellikle işlem için geçerli olan amplifiğe veya sabit olmayan bir şekilde yapılan analizler için doğrultulma modelleri ile ilgili olarak ele alınmaz.
Trendler: Makine Öğrenmesi ve Dijital Twins
Sensör öğrenme yöntemi ile entegrasyon hızlanır. Neural ağları, erozyon ve korozyon profillerinin büyük veri setleri üzerinde sürekli olarak geliştirilebilir, büyük bir simülasyonu (LES) için RANS modellerini yerine getirir, karmaşık geometrilerde gerçek zamanlı akış verileri (giriş oranları, basınç, sıcaklık) kanal izleme sistemleri ve güncelleştirme tahminleri sürekli olarak azalır.
Filo Mühendisleri için Pratik Tavsiyeler
- [FONT:0) Yüksek riskli bileşenlerle başlayın: dirseks, tees, azaltıcılar, valfler ve erozyonun en ağır olduğu yere bindir.
- [FONT:0)Use validated erozyon modellerini kullanın: Gaz akışlarında Oka modelini tercih eder ve mevcut akış döngüsü verileri ile düşük düz etkiler için Finie modeli. Kalibrate.
- [FONT:0)Include multifaksiyonlar: Her zaman gerçekçi faz dağıtımını modellemek; sıvı tutma veya kum yerleşmesi bozulmayı ihmal etmek, bozulmayı hafife almaya yol açacaktır.
- [FONT:0)Combine erozyon ve korozyon:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) Birçok ortamda, iki mekanizma sinerjik olarak hareket eder -erosion koruyucu korozyon tabakalarını kaldırır.Mevcut türlerin taşınması ve parçacık takip edilmesi Fluent (gerçekten uygulanan fonksiyonlarla mümkündür).
- [FONT:0)Document varsayımlar:[Dönemli:[Dönemli: 0,0) Belirli bir şekilde model sabitleri için geçerlilik aralığı ( sıcaklık, akış hızı, parçacık büyüklüğü) ekstrapolasyonda kötüye kullanılmasının önlenmesi için geçerlidir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Ansys Fluent, taşıyıcı akışlarında erozyon ve korozyon tahmin etmek için güçlü, fizik tabanlı bir çerçeve sunar. Akışkan dinamikler, parçacık etkisi ve elektrokimyasal reaksiyonlar, mühendisler, uzun süreli geometri ve multifiziksel sistemlerde, sürekli iyileştirmeler sırasında ve hesaplamalı donanımlar, parçacık yükleri, kimyasal tedaviler ve geometri - doğrusal olmayan bir şekilde sabitlenme hizmetlerinin, sabit bir şekilde yönetilmesi ve dijitalleşmenin daha fazla entegre edilmesi için daha fazla entegre edilmesi sağlar.