Numerical modeling for stratified gas–liquid flow and heat transfer in pipeline

Duan, Jimiao; Gong, Jing; Yao, Haiyuan; Deng, Tao; Zhou, Jun

doi:10.1016/j.apenergy.2013.10.050

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“…The second one is solving the set of coupled, non-linear algebraic discrete equations (1) for the velocity w and temperature T and turbulent quantities k and e (for turbulent flow) based on the given values of the pressure gradient dp/dz and liquid holdup H L . The numerical method is similar to that described in the work of Duan et al (2014), but modified to handle the wavy interface and the interface configuration for hydro and heat transfer simulation.…”

Section: Heat Transfer Simulationmentioning

confidence: 99%

Heat transfer for fully developed stratified wavy gas–liquid two-phase flow in a circular cross-section receiver

et al. 2015

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Section: Heat Transfer Simulationmentioning

confidence: 99%

Heat transfer for fully developed stratified wavy gas–liquid two-phase flow in a circular cross-section receiver

et al. 2015

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“…The mass percentage would change accordingly, influencing the parameters like molar mass, density, viscosity, heat capacity and thermal conductivity. The vapor enthalpy would change during the process of phase change and dissipate into the vapor or liquid in the form of phase change heat which results in variation of fluid temperature [22,32,45].…”

Section: Phase Change Modelmentioning

confidence: 99%

“…When condensation occurs, excess heat is released from the vapor phase. L H represents the latent heat of vaporization or condensation, which is calculated by [32]:…”

Section: Formula Name Expressionmentioning

confidence: 99%

“…According to their studies, the wall temperature distribution is different from the assumption of fully developed isothermal state [30]. The energy transfer model has been taken into the flow progress for the optimization of transportation, estimation of corrosion, or prediction of wax deposition [31,32]. Concretely, the two-dimensional (2D) momentum and three-dimensional (3D) energy equations for both phases have been established for dynamic and thermal numerical simulation [8,27,30,33].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Gas-Liquid Stratified Flow in Pipeline with Phase Change

He¹,

Li²,

Wang³

et al. 2018

Heat Transfer - Models, Methods and Applications

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When the natural gas with vapor is flowing in production pipeline, condensation occurs and leads to serious problems such as condensed liquid accumulation, pressure and flow rate fluctuations, and pipeline blockage. This chapter aims at studying phase change of vapor and liquid-level change during the condensing process of water-bearing natural gas characterized by coupled hydrothermal transition and phase change process. A hydrothermal mass transfer coupling model is established. The bipolar coordinate system is utilized to obtain a rectangular calculation domain. An adaptive meshing method is developed to automatically refine the grid near the gas-liquid interface. During phase change process, the temperature drop along the pipe leads to the reduction of gas mass flow rate and the rise of liquid level, which results in further pressure drop. Latent heat is released during the vapor condensing process which slows down the temperature drop. Larger temperature drop results in bigger liquid holdup while larger pressure drop causes smaller liquid holdup. The value of velocity with phase change is smaller than that without phase change while the temperature with phase change is bigger. The highest temperature locates in gas phase. But near the pipe wall the temperature of liquid region is higher than gas region.

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“…Por outro lado, dada a necessidade e interesse de mensurar in-line os fluxos volumétricos das fases, metodologias e aparelhos (medidores multifásicos) estão sendo desenvolvidos (e.g. DUAN et al, 2014;XING et al, 2014).…”

Section: Capitulo 1 Introduçãounclassified

Método inverso baseado em sinais de vibração estrutural para a determinação de velocidade da mistura, fração de vazio homogênea e padrões de escoamento bifásico em tubulações

Vidal¹,

Enrique²

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A vibração induzida por escoamento é parte intrínseca do transporte de fluidos. Por exemplo, na indústria de petróleo e gás esse fenômeno pode ser encontrado em tubulações, tanto no setor upstream, quando downstream. Essas vibrações são produto das forças geradas pelo escoamento e, portanto, carregam informações sobre sua fenomenologia. No caso de escoamento bifásico em tubo, resultados experimentais indicam forte influência da velocidade da mistura, fração de vazio e padrão de escoamento no comportamento dinâmico da estrutura.Contudo, pouco foi feito na tentativa de obter informações do escoamento a partir da reposta estrutural. Assim, o objetivo do presente estudo é desenvolver métodos para a previsão dos parâmetros do escoamento baseados na resposta de um tubo submetido a escoamento bifásico.Foi conduzido um trabalho experimental da vibração induzida por diversos padrões gás-líquido numa tubulação horizontal (PVC Ø3/4") duplamente engastada, com água e ar como fluidos de trabalho. A partir de uma abordagem analítica, corroborada com resultados experimentais para escoamento monofásico e bifásico, estabelece-se a existência de uma relação, de natureza quadrática, entre a velocidade de atrito e o desvio padrão da aceleração. Dado que a velocidade de atrito é função do fator de atrito bifásico, um método para a sua previsão é desenvolvido. Ele prevê de maneira precisa os dados coletados; todos eles com erro percentual menor do que 30%.O método foi comparado também com dados experimentais e modelos da literatura, mostrando boa concordância. Além disso, apresenta-se uma relação entre a frequência pico da resposta e a fração de vazio homogênea. No fim, são apresentados: (i) um método de identificação de escoamento pistonado, baseado na superposição dos mecanismos de vibração por turbulência e intermitente, com desempenho mínimo de 81.8%; (ii) um método experimental para determinação da velocidade da mistura (J) e fração de vazio homogênea (β). Os melhores resultados são obtidos para os padrões disperso e pistonado, prevendo adequadamente os parâmetros J e β com erro percentual absoluto médio de 24.1% e 20.65%, respectivamente. Palavras-chave: Escoamento bifásico, Padrão de escoamento, Escoamento gás-líquido em tubulação, Vibrações induzidas por escoamento, Método de Identificação. Flow-induced vibration is intrinsic to piping problems. For example, in the oil and gas industry the FIV phenomenon can be found in pipe flow both in upstream and downstream applications. The structural vibration response contains information about the flow phenomenology. In the case of two-phase pipe flow, experimental results show a strong influence of mixture velocity, void fraction and flow pattern on pipe structural dynamics.However, efforts to obtain information of the flow from pipe response have been scanty. The goal of this study is to develop two-phase flow parameters predictive methods based on the structural pipe response. An experimental study of flow-induced vibration was carried out for several flow patterns in a clamp-clamp ...

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Numerical modeling for stratified gas–liquid flow and heat transfer in pipeline

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Heat transfer for fully developed stratified wavy gas–liquid two-phase flow in a circular cross-section receiver

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Gas-Liquid Stratified Flow in Pipeline with Phase Change

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