天然气水合物三相流段管道压力损失分析

水力输送系统是海底天然气水合物绞吸式开采系统的核心设备之一,输送管道的工作性能决定了整个采矿系统的工作效率.文中主要研究了天然气水合物绞吸式开采管道输送过程中,水合物分解后管道三相流段的压力损失规律.基于计算流体力学和FLUENT软件,采用欧拉模型配合CFD-PBM模型分析了管径、流速、固相和气相体积分数、粒径、气泡平均直径对管道压力损失梯度的影响.结果表明:管道压力损失梯度随着管径增加而减小,在管径大于300 mm后压力损失梯度减小缓慢并开始趋于稳定,在450 mm处压力损失梯度骤降,500 mm以后再次趋于稳定;随着浆体流速增大,管道三相流段压力损失梯度先减小后增大,存在一个最优流速,且最优流速随着粒径增大而增大;固相体积分数和颗粒直径都与压力损失梯度成正比,但体积分数的影响较大,粒径的影响较小;气相体积分数在0.3以内与压力损失梯度成反比,表明了少量气体的减阻效应;气泡平均直径过大会减小有效管径,导致压力损失梯度增大.