ide 1 av 6 NORGE TEKNIK- NATURVITENKAPELIGE UNIVERITET INTITUTT FOR ENERGI- OG PROETEKNIKK Eksamen i emne TEP4250 Flerfaseteknikk Tirsda 31 mai 2005 Kl. 09.00-13.00 Fali kntakt under eksamen: Ole Jøren Nydal, tlf. 73550564 eller 97715994 Rar Larsen, tlf: 73591633 eller 92632560 Tillatte hjelpemidler: C: Inen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt enkel kalkulatr tillatt. Alle delppaver teller likt. Gi krte svar. Oppave 1 lu / bblestrøm a) Beskriv krt hva slustrøm er. kisse: Hydrdynamisk slustrøm er alternerende strøm av stre Taylr bbler væskesluer, sm kan ha varierende rad av assinnblandin, avheni av strømninsrater, røremetri fluid eenskaper. b) Hvrdan vil bblehastiheten i slustrøm typisk avhene av strømninshastiheten (blandinshastiheten U ) fr vertikal strøm? m Ub = CU m + u C er frhldet mellm senter middelhastihet: laminært: C = ca 2.0 turbulent: C = ca 1.2 u er stiehastihet i stanant: u = 0.35 D
Eksamen i fa TEP4250 Flerfaseteknikk, 2005 ide 2 av 6 c) Vil mrådet med slustrøm i et strømninsmønsterkart ( U s, U sl ) øke eller avta med økende trykk? Berunn svaret. Omslaskriterier basert på stabilitet av ladelt strøm tilsier større slumråde, men i realiteten avtar slumrådet med økende trykk. Økt trykk ir økt asstetthet sterkere interfasekrefter fra ass på væske. Dette ir lavere hldup i røret mindre tendens til sluin. d) Vil mrådet med slustrøm i et strømninsmønsterkart øke eller avta når rørvinkelen endres fra hrisntal til ppver? Berunn svaret. Øke. I delene av kartet med lave strømninsrater vil tynden virke mt strømninsretninen i økt hldup større tendens til sluin. e) Hvrdan defineres slufraksjnen? Lende eller tidsfrhldet mellm slu slu+bble i en karakteristisk slu-bble enhet. F Ls = eller L + F Ts = L T + T s b s b f) Gitt en sliprelasjn fr bblestrøm: U = d ( Ul + ur ). Hva representerer d u r? d representerer distribusjnseffekter (hldup hastihet han vær frskjelli frdelt ver tverrsnittet. u r representerer en midlere relativ hastihet, avheni av hvrdan den lkale relativhastiheten er midlet ver tverrsnittet. ) Gitt U s U sl. Vis at hldup kan bestemmes fra en sliprelasjn (fr eksempel sliprelasjnen i f). 3 lininer tre ukjente U =! U superficial asshastihet U s = (1 "! ) U superficial væskehastihet sl l l U = U ( U!,,,) lip relasjn l, h) Nevn tre krav fr å få stierørsluin (terrensluin). Lavpunkt mellm rørlednin stierør Ladelt strøm mt lavpunktet Tilstrekkeli ppstrøms kmpressibilitet (strt vlum eller lavt trykk) Passende strømninsrater
Eksamen i fa TEP4250 Flerfaseteknikk, 2005 ide 3 av 6 i) Beskriv krt en syklus fr stierørsluin i en L-emetri: Blkkerin i lavpunkt luvekst. Gass-væske nivået stier i stierøret innver i rørledninen Når nivået i stierøret når utløpet vil væske beynne å strømme ut nivået i rørledninen beveer se mt bendet Aksellerert utblåsnin når nivået i rørledninen kmmer fra til bendet: ass jennmbrudd ir stadi redusert tynde av blandinen i stierøret stdi økende hastihet. luin I: Full blkkerin luin II: Delvis blkkerin, ass år alltid jennm bendet, men allikevel scillerende strøm j) Anta at vi har stierørsluin (terrensluin) i W-emetrien nedenfr. Hva vil maksimalt innløpstrykk i en slusyklus typisk være (anta ladelt strøm i nedverrørene)? Inen trykkjenvinnin i ladelt nedverstrøm, så maksimalt trykk vil være summen av hydrstatisk trykk (væske) i bee stierørene Oppave 2 Ladelt / annulær strøm a) Beskriv krt hva ladelt strøm annulær strøm er. kisse Ladelt strøm: Gassen strømmer i et kntinuerli skikt ver væsken. Annulær strøm: assen strømmer i senter (fte med dåper), væskela på veen. ymmetrisk fr vertikal strøm, tykkere væskela i bunnen av røret fr hrisntal strøm. b) Vil mrådet med ladelt strøm i et strømninsmønsterkart ( s U, sl U ) øke eller avta når rørvinkelen endres fra hrisntal til nedverrettet? Berunn svaret.
Eksamen i fa TEP4250 Flerfaseteknikk, 2005 ide 4 av 6 Øke: tynden vil virke med strømninsretninen i lavere hldup, mindre tendens til sluin. c) Definer vid fraksjn (ass fraksjn) hldup. A vid fraksjn:! = A er strømninsversnittet av assen, A er rørtverrsnittet A Hldup H = 1"! d) Definer superficial hastihet fr ass, U s U 3 m =! U vlumstrøm av ass ( s s ) pr. rørareal e) Definer hydraulisk diameter fr ass væske i ladelt strømninsmdell. Det sm ftest benyttes er 4A D h = (lukket strømnin) + i D hl 4A l = (åpen strømnin) l f) kisser friksjnsfaktr! sm funksjn av Reynldstall fr enfase rørstrøm. L-l skala! Laminært Hydraulisk latt Hydraulisk ru Re
Eksamen i fa TEP4250 Flerfaseteknikk, 2005 ide 5 av 6 ) Er dråpefeltet vikti i strømninsmdeller fr annulær strøm? pesielt fr vertikal strøm kan dråpefluksen være dminerende (høye trykk, eller høye strømninsrater). Da er det vikti å ha med dråpefeltet i strømninmdellene h) Hva menes med t-fluid mdell? En impulslinin en masselinin fr hver fase i) Gitt lininen fr assen nedenfr. Hva representerer leddene F w, F i, G i lininen? P! " = # Fw # Fi # G " x der: 1 2 Fw =! " U 2 4 A 1 F U U 2 4A 2 i i =! i" ( # l ) G = sin!" # Lininen representerer impulsbalanse fr stasjnær assstrøm (uten aksellerasjn) F w er friksjn ass-ve F i er friksjn ass-væske, G er tynden av assen j) Hvilken mekanisme bidrar til at ladelt strøm kan bli ustabil, endres til bøle/slu strøm? Destabiliserende mekanisme: bernulli su ver bøler tabiliserende: tynde Oppave 3 Gasshydrater a) Hvilke betinelser må være ppfylt fr at asshydrater skal kunne dannes? b) Nevn minst 3 vanlie asskmpnenter sm kan danne asshydrater. c) kissér (uten tallsettin) en typisk likevekstkurve fr asshydrater, indikér hvr på diarammet asshydratene er stabile. d) Nevn minst t tradisjnelle "inhibitrer" sm brukes fr å hindre dannelse av asshydrater. e) Hvrfr er en ppstart etter en ikke-planlat nedstennin fte den mest kritiske situasjnen fr en rørlednin når det jelder hydrat-dannelse? f) Hvrfr er det fte vanskeli å bruke inhibitrer fr å fjerne en hydratplu? ) Beskriv krt hvrfr det kan være farli å varme pp asshydrater fr å smelte en plu i en rørlednin. h) Hvilken metde er vanlist å bruke fr å fjerne asshydrater i en rørlednin? Hvrdan bør metden helst brukes?
Eksamen i fa TEP4250 Flerfaseteknikk, 2005 ide 6 av 6 i) Hvilke frskjellie metder kan man tenke se å benytte fr å utvinne ass fra hydrater i jrdskrpen (i permafrst eller i havbunnssedimenter)? Beskriv krt med stikkrd. j) Hvrfr kan det være farli å sette installasjner sm f.eks. en plattfrm ppå havbunnssedimenter sm innehlder hydrater?