LYDHASTIGHETSMODELLEN I LUFT/VANN SYSTEMER Anne Krohn Dale Liavaag (1995) SAMMENDRAG Jeg har beregnet akustisk hastighet i blandinger av luft og vann ved hjelp av Gudmundsson og Dongs lydhastighetsmodell. Det viste seg at akustisk hastighet i en slik tofase blanding er betydelig lavere enn for den rene fluid. Dette resultatet brukte jeg til å evaluere en metode for å måle gass/væske-forhold (GLR) i tofase strømning. 1. INNLEDNING Denne rapporten presenterer Gudmundssons og Dongs lydhastighetsmodell. Modellen relaterer kritisk strømning for en tofase blanding til gassfraksjonen i den aktuelle blandingen. Jeg vil ta for meg teorien bak lydhastighetsmodellen, og vise hvordan den kan brukes til å beregne akustisk hastighet. Deretter vil jeg framme et forslag om hvordan denne modellen kan brukes til å beregne GLR (gas-liquid ratio) i et begrenset strømningsregime. Studier av lydens hastighet i tofase strømning er viktig av flere årsaker. Blant annet kan det være avgjørende for korrekt kalibrering av pumper at den akustiske hastighet i fluiden er kjent. Videre er det viktig i forbindelse med ratemåling av brønnstrømmen og, som jeg senere skal vise, i forbindelse med tofase måling. Mye av forskningen rundt akustisk hastighet i tofase blandinger må nødvendigvis foregå i laboratoriet. Her har man gjerne vann/luft systemer ved lave trykk og lave temperaturer. Det er derfor viktig å erverve kunnskap om lydhastigheten i vann og luft ved laboratorieforhold. Av den grunn har jeg laget et dataprogram som regner ut akustisk hastighet for et vann/luft system i et begrenset trykk og temperatur intervall. 8. KONKLUSJON 1. Jeg har laget et dataprogram som regner ut lydens hastighet i et luft/vann system. Resultatene viser at lydens hastighet varierer med mengde luft i vann, og den er høyest for rent vann. 2. Lydens hastighet er trykkavhengig. Den er minst ved lave trykk. 3. Lydens hastighet er ikke temperaturavhengig i intervallet fra 280-300 K ved lave trykk. 4. Lydhastighetsmodellen kan sannsynligvis brukes til å måle GLR i boble strøm regionen og i mist strøm regionen REFERANSER Gudmundsson, J.-S. og Dong, L. (1993): ‘Model for soundspeed in multiphase mixtures’, 3rd Lerkendal Petroleum Engineering Workshop, Trondheim, January 20-21 Gudmundsson, J.-S. og Dong, L. (1993): ‘Calculation of sound speed in Gas/Oil Mixtures for Wellhead and Choke Condition at Oseberg’, Lerkendal forskning, mai Gudmundsson, J.-S. og Dong, L. (1992): ‘Meetering of Gas/Liquid Flow in Pipelines’, PROFF technical report, Division of Petroleum Engineering and Applied Geophysics, NTH, september Mo, A. (1994): ‘Tofase trykktap over en kuleventil’, Diplomoppgave, NTH, desember, kapittel 4 Sjøen, K. (1981):’A comparison of some void fraction relationships for gas-liquid flow’, juni, kapittel 1 Kingshorn, Dr.F.C. (1985): ‘Two-phase flow measurement using differential pressure meters’, London, 17-18 juni, innledning Munson, B.R., Young, D.F., Okiishi, T,H. (1990): ‘Fundamentals of fluid mechanics’, Jon Wiley & Sons, Inc, kapittel 11 Holman, J.P. (1988): ‘Thermodynamics’, 4th edition, Mograw-Hill Book company, kapittel 2 Nørstebø, A. (1986): ‘Pressure drop in pipe components in two-phase gas-liquid flow’, Dr.Ing.avhandling, Institutt for kuldeteknikk, NTH, side 31 Reid, R.C., Prausnitz, J.M., Poling, B.E. (1988): ‘The Properties of Gases and Liquids’, 4th edition, Mcgraw-Hill International Edition, McGraw-Hill Chemical Engineering series, side 36 Vargaftik, N.B. (1975): ‘Tables on the thermophysical properties of liquids and gases’, 2nd edition, Hemisphere Publishing Corporation, distributed by Hasted Press, John Wiley & Sons, Inc, New York, Air McCain, W.D.Jr. (1990): ‘The Properties of petroleum fluids’, 2nd edition, Pennwell Publishing Company, Tulsa, Oklahoma, side 172-174 Perry, R.H., Green, D. (1984): ‘Perry`s chemical engineers` handbook’, 6th edition, McGraw- Hill Inc., McGraw-Hill Chemical Engineering series, 6-9 og table 3-28