آنالیز حساسیت شرایط مرزی بر نرخ دبی مکش گاز در اجکتورهای دو فازی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

در این تحقیق، شبیه سازی عددی جریان دو فازی گاز-مایع در یک اجکتور با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده و آنالیز حساسیت فشار گاز ورودی بر عملکرد پمپاژ مورد بررسی قرار گرفته است. مدل توربولانس Realizable k-ε برای جریان زیرصوتی به کار رفته و معادلات حاکم با روش حجم محدود در نرم افزار ANSYS FLUENT حل شده اند. اعتبارسنجی مدل با مقایسه نتایج شبیه سازی با داده های تجربی انجام پذیرفت. آنالیز حساسیت در دو سطح فشار مایع ورودی ۵۰۰ و ۹۰۰ پام و چهار سطح فشار گاز ورودی ۵۰، ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ پام انجام شد. فشار خروجی در تمام حالات ثابت و برابر ۳۰۰ پام در نظر گرفته شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش فشار گاز ورودی از ۵۰ به ۲۰۰ پام در فشار مایع ۹۰۰ پام، دبی گاز خروجی از ۲۴۰ به ۸۴۵ هزار فوت مکعب استاندارد در روز افزایش می یابد و نسبت گاز به مایع از ۷ به ۴/۲۶ استاندارد فوت مکعب در روز می رسد. در فشار مایع ۵۰۰ پام نیز افزایش فشار گاز ورودی از ۱۰۰ به ۲۰۰ پام باعث افزایش دبی گاز از ۵۶ به ۴۳۱ هزار فوت مکعب استاندارد در روز می گردد، اما در فشار گاز ۵۰ پام تقریبا گازی مکش نمی شود. همچنین مشاهده می شود که دبی مایع در فشار مایع ۹۰۰ پام تقریبا ثابت (حدود ۳۲۰۰۰ بشکه در روز و در فشار مایع ۵۰۰ پام حدود ۲۱۵۰۰ بشکه در روز است که نشان می دهد فشار مایع تاثیر مستقیم بر دبی فاز پیوسته دارد. به طور کلی، افزایش فشار گاز ورودی عملکرد مکش را بهبود می بخشد، اما این اثر در فشارهای پایین تر مایع ۵۰۰ پام با شیب کمتری رخ می دهد. نتایج این تحقیق می تواند در طراحی بهینه اجکتورهای گاز-مایع در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

دینامیک سیالات محاسباتی ، اجکتور گاز-مایع ، شبیه سازی عددی ، آنالیز حساسیت ، فشار گاز ورودی