مطالعه تجربی و شبیه سازی CFD اندازه گیری جریان دوفازی با استفاده از دبی سنج روزنه ای

با توجه به اهمیت اندازه گیری جریان های چند فازی در صنایع نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی، در این مطالعه به امکان سنجی روش های مختلف اندازه گیری جریان دوفازی آب و هوا پرداخته شده است. مدار جریان دو فازی مورد استفاده و تجهیزات آن شامل دبی سنج روزنه ای و مانومتر جیوه ای، با توجه به استانداردهای مربوطه طراحی و ساخته شد. در مدار دوفازی طراحی شده، دبی هر یک از فازهای آب و هوا قبل از ورود به ناحیه اختلاط و تشکیل جریان دوفازی با استفاده از دبی سنج های الکترومغناطیسی و توربینی اندازه گیری شدند. دبی جرمی کل عبوری از دبی سنج روزنه ای برابر با مجموع دبی های جرمی اندازه گیری شده توسط دبی سنج های الکترومغناطیسی و توربینی است. با استفاده از دبی سنج روزنه ای موجود در مدار دوفازی و مشخص بودن دبی جرمی کل جریان دوفازی عبوری از آن، افت فشار دبی سنج روزنه ای به ازای مقادیر مختلف دبی و کسر حجمی فازهای آب و هوا در جریان دوفازی تعیین شد. محدوده تغییرات عدد رینولدز جریان دوفازی 10000-744 و محدوده تغییرات کسر حجمی هوا 40% - 15% در نظر گرفته شد. در این مطالعه، تاثیر عدد رینولدز و کسر حجمی هوا در جریان دوفازی بر عملکرد دبی سنج روزنه ای بررسی شد. در جریان سنج روزنه ای، در اعداد رینولدز پایین که الگوی جریان پیستونی برقرار است، شیب تغییرات ضریب تخلیه برحسب عدد رینولدز جریان دوفازی، بیشتر است و با افزایش عدد رینولدز جریان دوفازی و تغییر الگوی جریان از پیستونی به لایه ای، این شیب کاهش می یابد. جریان سنج روزنه ای تحت جریان عبوری دوفازی با استفاده از مدل های مختلف آشفتگی مورد شبیه سازی CFD قرار گرفت. طبق نتایج حاصل، مدل آشفتگی کا-اپسیلون استاندارد نتایج دقیق تری نسبت به سایر مدل های آشفتگی حاصل نمود. پژوهش حاضر زمینه اندازه گیری جریان های دوفازی در صنایع نفت و گاز را فراهم می آورد.