دانلود پایان نامه ارشد: تحلیل اثرات جریان سیال و نیروهای وارده بر پیگ ها

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مکانیک

گرایش :تبدیل انرژی

عنوان : تحلیل اثرات جریان سیال و نیروهای وارده بر پیگ ها

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد بوشهر

دانشکده ی تحصیلات تکمیلی

پایان نامه‌ برای دریافت درجه‌ی کارشناسی ارشد «M.Sc.»

رشته تحصیلی: مکانیک

گرایش : تبدیل انرژی

عنوان:

تحلیل اثرات جریان سیال و نیروهای وارده بر پیگ ها

استاد راهنما:

دکتر مهدی بستان شیرین

استاد مشاور:

دکتر احسان اعتمادی

پاییز 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالب عنوان                                                          صفحهچکیده......................................... 1مقدمه......................................... 2فصل اول: کلیات................................ 31-1 بیان مسأله................................ 41-2 اهمیت و ضرورت تحقیق....................... 51-3 اهداف تحقیق............................... 71-3-1 اهداف کلی............................... 71-3-2 اهداف جزیی.............................. 81-4 سوالات تحقیق............................... 81-5 فرضیه‌های تحقیق............................ 81-6 تعریف واژه ها، مفاهیم و متغیرها........... 91-6-1 پیگ..................................... 91-6-2 دلایل خرابی پیگ ها و راه های پیشگیری از آن 101-6-3 معادله برنولی (معادله انرژی)............ 111-6-4 معادله ناویر– استوکس.................... 111-6-5 معادله پیوستگی.......................... 121-6-6 معادله مومنتوم.......................... 12 1-6-7 گروه های بی بعد......................... 131-6-8 قضیه باکینگهام.......................... 141-6-9 نیروی شناوری............................ 141-6-10 نیروی پسا و نیروی برا.................. 151-6-11 نرم افزار فلوئنت....................... 15فصل دوم: ادبیات وپیشینه تحقیق................. 172-1 مقدمه..................................... 182-2 تاریخچه پژوهش............................. 192-3 چارچوب نظری تحقیق.......................   202-4 مدل تحلیلی تحقیق............................     21فصل سوم: روش تحقیق............................ 233-1 مقدمه..................................... 243-2 روش و طرح تحقیق........................... 243-3 فرآیند تحقیق.............................. 253-4 نمونه، روش نمونه گیری و حجم نمونه......... 253-5 ابزار گردآوری داده ها ( اطلاعات ).......... 253-5-1 روایی ابزار جمع آوری داده ها............ 263-5-2 پایایی ابزار جمع آوری داده ها........... 263-6 روش گردآوری داده ها....................... 263-7 روش تجزیه و تحلیل داده ها................. 27فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها.............. 284-1 مقدمه..................................... 294-2 تحلیل سرعت و گرادیان فشار................. 304-3 نتایج تحلیلی و تجربی .....................  384-4 بررسی اثر نیروی پسا و تنش برشی............ 414-5 نتایج و نمودارها.......................... 444-6 بررسی اثر برا............................. 484-7 نتایج تجربی............................... 524-8 مدل های فیزیکی در فلوئنت.................. 604-9 معادلات پایستگی جرم........................ 614-10 معادلات پایستگی مومنتوم................... 614-11 مدل های اغتشاشی.......................... 63فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات .............  665-1 تجزیه و تحلیل نتایج تحقیق................. 675-1-1 تحلیل سرعت.............................. 695-1-2 تحلیل فشار.............................. 735-1-3 بررسی تنش برشی.......................... 785-1-4 بررسی نیروهای وارد برجسم................ 825-1-5 بررسی نیروی پسای برشی................... 825-1-6 بررسی نیروی پسای فشاری.................. 865-2 مقایسه نتایج با کاربرد عملی پیگ ها........ 945-3 بحث و نتیجه گیری.......................... 955-4 پیشنهادات................................. 995-4-1 حذف فرض شناوری در مدل سازی و حل عددی.... 995-4-2 بررسی اثر وزن جسم در شیب ها............. 995-4-3 بررسی و طراحی پیگ ها در گذر از خم ها.... 1005-4-4 بررسی حرکت پیگ در زمان رسوب زدایی....... 1005-4-5 تحلیل حرکت پیگ در سیال دو فازی.......... 1005-4-6 بررسی جریان سیال در زمان پیگ رانی برای انتقال دو فاز مجزا.............................................. 101منابع و مآخذ.................................. 102فهرست منابع................................... 103چکیدهی انگلیسی................................ 1 فهرست جدول ها  عنوان                                                                      صفحهجدول 1-1 انواع خرابی های خط لوله ..................  6جدول 4-1 داده های تجربی برای تعیین برا سیلندر در لوله    54جدول 4-2 داده های تجربی برای تعیین برا سیلندر درلوله و ضرایب برا............................................... 58 فهرست شکل ها   عنوان                                                           صفحهشکل 1-1 تمیز کردن خطوط لوله به وسیله پیگ ها..... 9شکل 4-1 هندسه جسم استوانه...................... 30شکل 4-2 سرعت ها در مختصات متحرک................ 31شکل 4-3 پروفیل سرعت و توزیع فشار روی سیلندر در ناحیه حلقوی   35شکل 4-4 نمودار تغییرات نسبت سرعت بدون بعد با نسبت قطر وعدد رینولدز  39شکل 4-5 نمودار تغییرات گرادیان فشار بدون بعد و نسبت قطر در اعداد رینولدز مختلف................................. 39شکل 4-6 وابستگی گرادیان فشار بدون بعد با اعداد رینولدز ونسبت قطرهای مختلف......................................... 40شکل 4-7 افت فشار نسبی به عنوان تابعی از عدد رینولدز و نسبت قطر  40شکل 4-8  تغییرات نیروی پسا با عدد رینولدز وK برای کره    45شکل 4-9 نیروی پسا برحسب نسبت طول به قطر........ 45شکل 4-10 تابع افت فشار بر حسب نسبت قطر......... 46شکل 4-11 تغییرات نسبت سرعت بی بعد بامیانگین سرعت سیال برای سیلندر متحرک......................................... 46شکل 4-12 تغییرات نسبت سرعت بی بعد با میانگین سرعت سیال برای کره متحرک......................................... 47 شکل 4-13 تغییرات گرادیان فشار بی بعد با میانگین سرعت سیال برای سیلندر متحرک.................................. 47شکل 4-14 تغییرات گرادیان فشار بی بعد با میانگین سرعت سیال برای کره متحرک......................................... 48شکل 4-15 تغییرات لقی میان سیلندر و لوله با سرعت سیال 50شکل 4-16 پروفیل سرعت نسبی جریان................ 51شکل 4-17 تغییرات ضریب برا با a وk در هنگام بلند شدن سیلندر    59شکل 4-18 تغییرات ضریب برا با a وs وK در هنگام بلند شدن سیلندر 59شکل 5-1 میدان سرعت برای نسبت قطر 5/0 وسرعت سیال 1 متر بر ثانیه.............................................. 72شکل 5-2 میدان سرعت برای نسبت قطر 5/0 وسرعت سیال 3 متر بر ثانیه.............................................. 72شکل 5-3 میدان سرعت برای نسبت قطر 7/0 وسرعت سیال 5 متر بر ثانیه.............................................. 72شکل 5-4 میدان سرعت برای نسبت قطر 7/0 وسرعت سیال 7 متر بر ثانیه.............................................. 72شکل 5-5 میدان فشار کل نسبی برای نسبت قطر 5/0 وسرعت سیال 1 متر بر ثانیه......................................... 74شکل 5-6 میدان فشار کل نسبی برای نسبت قطر 5/0 وسرعت سیال 7 متر بر ثانیه......................................... 74شکل 5-7 میدان فشار کل نسبی برای نسبت قطر 7/0 وسرعت سیال 5 متر بر ثانیه......................................... 74شکل 5-8 میدان فشار کل نسبی برای نسبت قطر 7/0 وسرعت سیال 7 متر بر ثانیه......................................... 74  فهرست نمودارها  عنوان                                                             صفحهنمودار5-1 مقایسه پروفیل سرعت برای استوانه ثابت و نسبت قطر 5/0 در لوله 12 اینچ با سرعت سیال 1 متربرثانیه......... 70نمودار 5-2 مقایسه پروفیل سرعت برای استوانه متحرک و نسبت قطر 5/0 در لوله 12 اینچ با سرعت سیال 1 متر بر ثانیه.... 71نمودار 5-3 تغییرات سرعت سیال در مجاورت و دور از دیواره   73نمودار 5-4 تغییرات فشار سیال در مجاورت دیواره، نسبت قطر 5/0 وسرعت سیال 1 متر بر ثانیه............................ 75نمودار 5-5 تغییرات فشار سیال در مجاورت دیواره، نسبت قطر 5/0 وسرعت سیال 7 متر بر ثانیه............................ 75نمودار 5-6 تغییرات فشار سیال در مجاورت دیواره، نسبت قطر 5/0 وسرعت سیال 5 متر بر ثانیه............................ 76نمودار 5-7 تغییرات فشار سیال در مجاورت دیواره، نسبت قطر 6/0 وسرعت سیال 5 متر بر ثانیه............................ 76نمودار 5-8 تغییرات فشار سیال برحسب عدد رینولدز برای نسبت قطرهای مختلف    76 نمودار 5-9 تغییرات فشار بی بعد برحسب عدد رینولدز برای نسبت قطرهای مختلف    77نمودار 5-10 تغییرات تنش برشی روی دیواره استوانه برای نسبت قطر 5/0 وسرعت 5 متر بر ثانیه........................... 79نمودار 5-11 تغییرات تنش برشی روی دیواره استوانه برای نسبت قطر 5/0 وسرعت 7 متر بر ثانیه........................... 79نمودار 5-12 تغییرات تنش برشی روی دیواره استوانه برای نسبت قطر 7/0 وسرعت 5 متر بر ثانیه........................... 79نمودار 5-13 تغییرات تنش برشی روی دیواره استوانه برای نسبت قطر 7/0 وسرعت 7 متر بر ثانیه........................... 79نمودار 5-14 تغییرات تنش برشی روی دیواره استوانه برای نسبت قطر 5/0 وسرعت 5 متر بر ثانیه........................... 80نمودار 5-15 تغییرات تنش برشی روی دیواره استوانه برای نسبت قطر 5/0 وسرعت 7 متر بر ثانیه........................... 80نمودار 5-16 تغییرات تنش برشی روی دیواره استوانه برای نسبت قطر 7/0 وسرعت 5 متر بر ثانیه........................... 80نمودار 5-17 تغییرات تنش برشی روی دیواره استوانه برای نسبت قطر 7/0 وسرعت 7 متر بر ثانیه........................... 80نمودار 5-18 تغییرات نیروی برشی باسرعت و نسبت قطر برای استوانه ثابت                   83نمودار 5-19 تغییرات نیروی برشی باسرعت و نسبت قطر برای استوانه متحرک......................................... 83نمودار 5-20 تغییرات نیروی برشی با سرعت برای نسبت قطر 5/0 در حالت های سکون و حرکت استوانه....................... 84نمودار 5-21 تغییرات نیروی برشی با سرعت برای نسبت قطر 8/0 در حالت های سکون و حرکت استوانه....................... 84نمودار 5-22 تغییرات نیروی برشی با نسبت قطر برای سرعت های مختلف در حالت سکون استوانه............................. 85نمودار 5-23 تغییرات نیروی برشی با نسبت قطر برای سرعت های مختلف در حالت حرکت استوانه............................. 86نمودار 5-24 تغییرات نیروی فشاری (پسا فشاری) باسرعت برای نسبت قطرهای مختلف در حالت سکون جسم..........................     87نمودار 5-25 تغییرات نیروی فشاری (پسافشاری) با سرعت برای نسبت قطرهای مختلف در حالت حرکت جسم........................ 87نمودار 5-26  تغییرات فشار سیال با سرعت 1(m/s) و نسبت قطر 7/0 در حالت سکون جسم..............................................  88نمودار 5-27 تغییرات فشار سیال با سرعت 1(m/s) ونسبت قطر 7/0 در حالت حرکت جسم........................................     88نمودار 5-28 تغییرات نیروی فشاری با نسبت قطر برای سرعت های مختلف در حالت سکون استوانه.......................... 89نمودار 5-29 تغییرات نیروی فشاری با نسبت قطر برای سرعت های مختلف در حالت حرکت استوانه.......................... 89نمودار 5-30 تغییرات ضریب نیروی برشی با عدد رینولدز برای نسبت قطرهای مختلف در حالت سکون استوانه.................... 90نمودار 5-31 تغییرات ضریب نیروی برشی با عدد رینولدز برای نسبت قطرهای مختلف در حالت حرکت استوانه.................... 91نمودار 5-32 تغییرات ضریب پسا فشاری با عدد رینولدز با نسبت قطرهای مختلف برای استوانه ساکن....................... 92نمودار 5-33 تغییرات ضریب پسا فشاری با عدد رینولدز با نسبت قطرهای مختلف برای استوانه متحرک........................     92نمودار 5-34 مقایسه نیروها برای یک پیگ واقعی و استوانه با نسبت قطرهای 9/0 و95/0   94  چکیدهپژوهش حاضر به منظور بررسی حرکت پیگ در خطوط لوله انجام پذیرفته است. باتوجه به اهمیت خطوط لوله در تامین منابع انرژی در جهان، پس از نصب و راه اندازی، تعمیر و نگهداری این خطوط از درجه اهمیت بالایی برخوردار می باشد که باعث شده امروزه توجه ویژه ای به طراحی پیگ ها بسته به نوع استفاده ای که می شود، صورت گیرد. بدین منظور با آغاز به مطالعه گسترده ادبیات پژوهش، ضمن ارائه یک مدل ساده شده از پیگ به صورت یک جسم استوانه ای در جریان سیال درون لوله، سرعت و گرادیان فشار سیال و تغییرات سرعت جسم به صورت تئوری مورد مطالعه قرار می گیرد و نتایج تئوری و تجربی سایر منابع نیز بیان می گردد.سپس نیروهای پسا و برا بر اساس نتایج تجربی و معادلات حاکم بر جریان سیال بررسی می شود. از این رو جهت تحلیل دقیق تر با استفاده از نرم افزار فلوئنت میدان های سرعت، فشار، تنش برشی روی دیواره جسم و نیروهای وارد بر آن نمایش داده می شود. با مقایسه میان کلیه نتایج بدست آمده و همچنین بیان نتایج تجربی برای یک پیگ واقعی، میزان دقت و صحت پژوهش جهت بالا بردن راندمان پیگ مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.کلمات کلیدی: پیگ- سرعت سیال- گرادیان فشار سیال-  تنش برشی- نیروی پسا و نیروی برا مقدمهامروزه صنعت نفت و گاز در جهان یکی از مهمترین و حیاتی ترین صنایع موجود می باشد. در کشور ما نیز به لحاظ منابع عظیم زیرزمینی نفت و گاز، حجم عظیمی از منابع درآمدی کشور از این راه تأمین می شود. لذا گسترده ترین مراکز صنعتی کشور در این زمینه است. حفاری چاه ها، مراکز بهره برداری، خطوط انتقال، ایستگاه های تقویت و تقلیل فشار، صنایع پتروشیمی و... را می توان در این زمینه نامبرد که بدون شک این صنایع در جهان جزو بزرگترین مراکز فنی و مهندسی هر کشوری می باشند.پس از اینکه چاه های نفت و گاز حفر گردیدند وملزومات بهره برداری بر روی آنها نصب شد باید برای انتقال به مراکز پالایشی، صنعتی و مصرفی از خطوط لوله[1] استفاده شود. خطوط لوله به عنوان شاهرگ اصلی انتقال انرژی در جهان به شمار می آیند. پس از اینکه خط لوله ای نصب و به بهره برداری رسید، عوامل گوناگونی از جمله خوردگی[2]، خرابی لوله و گرفتگی خط، تعمیر خط لوله را ضروری می سازد. در هنگام نگهداری خط و حفاظت از آن در برابر عوامل مخرب از وسایل مختلفی برای جلوگیری و یا به تعویق انداختن خرابی لوله ها استفاده می شود، یکی از پر کاربردترین این وسایل پیگ[3] می باشد. پیگ ها، ابزارهایی هستند که داخل خط لوله توسط جریان سیال اعم از نفت، گاز، آب و... حرکت می کنند. معمولا برای از بین بردن مواد ته نشین شده که موجب مسدود شدن یا کند شدن جریان در خط لوله می شوند و یا شناسایی نقاط آسیب دیده، ترکها و خوردگی ها در خطوط لوله از این وسیله بازرسی استفاده می شود. فصل اولکلیات 1-1 بیان مسالهپیگ وسیله ای است که به شکل های مختلف و بسته به نیاز ساخته می شود. به منظور استفاده از آن، آن را در ابتدای خط قرار داده و به وسیله فشار سیال پشت آن به جلو می رانند و در انتها از خط خارج می کنند. از پیگ ها برای بالا بردن مقدار جریان عبوری از خط لوله استفاده می شود. هرگونه کاهش در ابعاد داخلی خط لوله باعث کاستن از میزان جریان عبوری از آن می شود. عملا نمی توان از یک خط انتظار بازده 100% را داشت. اصطکاک و سایر عوامل فیزیکی باعث کاستن از میزان جریان سیال درون لوله می شوند. گرد و غبار همراه با گاز، پارافین ها، آب، سیالات چند فازی و شن و ماسه درون چاه که به همراه نفت و گاز خارج می شود باعث بروز مشکلاتی در امر انتقال می گردند. در تمام حالات گفته شده، آلودگی های همراه با مواد استحصالی باعث افزایش مقاومت در مقابل عبور جریان شده و راندمان خط را کاهش می دهند، در نتیجه هزینه انتقال افزایش می یابد.به عمل استفاده از پیگ در داخل لوله، پیگ رانی گفته می شود. پیگ های اولیه برای تمیز کردن لوله به عنوان روشی کم هزینه وسریع مورد استفاده قرار می گرفته اند؛ ودر حال حاضر نیز پیگ رانی معمولی (برای تمیزکاری) استفاده ی فراوانی دارد. پیگ رانی هوشمند[4] نیز وظایفی از قبیل نظارت بر بدنه لوله وضبط اطلاعات هندسی لوله را نیز به عهده دارد. اندازه گیری میزان جریان عبوری از خط و مشاهده کاهش زیاد در جریان عبوری نشان می دهد که زمان آن فرا رسیده که خط موردتوجه قرار گیرد. تمیز کردن دوره ای به وسیله پیگ راهی است که ازخورده شدن لوله توسط مواد خورنده همراه با سیال جلوگیری می کند. در این پایان نامه به بررسی حرکت یک جسم استوانه ای درون لوله به عنوان مدل ساده شده ای از یک پیگ، تحلیل دینامیکی[5] آن و مقایسه محاسبات هندسی ونرم افزاری با نتایج تحلیلی و تجربی یک پیگ واقعی پرداخته می شود. از آنجا که بررسی حرکت جسم جامد درون لوله به پارامترهای گوناگونی بستگی دارد بدست آوردن فرمولی جامع که این پارمترها را به هم مرتبط سازد عملا غیرممکن است به همین دلیل ساده سازی هایی در هنگام بدست آوردن وحل معادلات حاکم بر جریان صورت می پذیرد. جواب های بدست آمده باید با نتایج آزمایشگاهی و نیمه تجربی مقایسه شود تا از میزان دقت آنها اطلاع حاصل گردد. امروزه حل عددی و نرم افزارهای کامپیوتری کمک فراوانی به این امر نموده اند.[1] -pipelines[2] -corrosion[3] -pig (pipeline inspection gauge)[4] -intelligent piging[5] -dynamic analysisتعداد صفحه : 136قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید