بررسی ترمودینامیکی جریان دوفازی گاز- مایع در پمپهای پیچی جریان چندفازی و روشهای بهبود کارایی آنها

پمپ پیچی جریان چندفازی، یک پمپ جابجایی مثبت است که قادر به پمپاژ مخلوط گاز و مایع است. در این نوع پمپ، چرخش و تداخل رتورهای پیچی، چندین محفظه ایجاد می‏کند که به طور پیوسته از ناحیه مکش به سمت ناحیه تخلیه حرکت می‏کند. به دلیل این که این نوع پمپها با مخلوطهای مختلفی از گاز-مایع کار می‏کنند، محرک آنها دارای سرعت متغیر قابل کنترل بوده و معمولاً از مبدل گشتاور با کنترل الکترونیکی استفاده می‏شود. پمپهای پیچی چندفازی، هنگام کار تحت شرایط درصد حجمی گازی بالا کاهش شدیدی را در بازدهی حتی قطع عمل پمپاژ را تجربه می‏کنند. به علاوه، با مسائل ارتعاشاتی و حرارتی مواجه می‏شوند که می‏تواند منجر به صدمه دیدن قطعات داخلی پمپ و تعمیرات پرهزینه شود. تعداد اندکی مدل برای شبیه سازی کارایی پمپ پیچی تحت این شرایط وجود دارد. این پروژه از یک مدل تحلیلی استفاده می‏کند و راه حل های ممکن برای بهبود کارایی پمپ و جلوگیری از قطع عمل پمپاژ ارائه شده اند. پدیده مهم در این پمپها، وجود متناوب جریان های پسرو در لقی های سه گانه پمپ پیچی یعنی لقی های شعاعی، جانبی و محیطی می‏باشد. در این پروژه ضمن معرفی و بررسی مزایا و معایب انواع روشهای پمپاژ جریانهای چندفازی، تلاش بر این است که مدلی برای تراکم همدما و غیرهمدمای جریان گاز-مایع (به ویژه تحت شرایط درصد گازی بالا) در پمپهای پیچی ارائه گردد که قابلیت مدلسازی و شبیه سازی کارایی این نوع پمپها با gvf از 0 تا 99% را داشته باشد زیرا فرایندهای پتروشیمی و صنایع نفت و گاز دارای جریانهای چندفازی با gvf بسیار متنوع می‏باشد. بدین منظور از روابط ترمودینامیکی جهت بررسی تاثیر سه نوع جریان پسرو در کارایی پمپ استفاده می‏شود و جریانهای پسرو در هر دو فاز گاز و مایع درنظر گرفته خواهند شد. مدل هیدرودینامیکی و ترمودینامیکی با هم کوپل می‏شود تا توزیع دما و فشار در طول رتورهای پیچی را پیش بینی نماید. مدل جدید با مدلهای قبلی و نتایج تجربی مقایسه خواهد شد تا اعتبار آن ارزیابی شود. در پایان راه حلهای ممکن برای بهبود کارایی فرایند پمپاژ جریان چندفازی بررسی خواهد شد. بر اساس اثر ویسکوزیته مایع، راه حل جدیدی جهت بهبود بازدهی و قابلیت اطمینان پمپ در تحت gvf بالاتر از 94% بررسی می‏شود. ضمن بررسی راه حل های بهبود کارایی، یک راه حل جدید نیز معرفی می‏شود که عبارت است از تزریق مایع با ویسکوزیته بالا در محفظه مکش.