استفاده از مفاهیم پایهای مکانیک سیالات برای حل چند مسئله کاربردی در صنایع نفت و گاز: الگویی برای مهندسان شیمی و نفت

نوع مقاله: مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استادیار مهندسی نفت، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

10.22047/ijee.2019.159567.1597

چکیده

ب
بدون تردید، مکانیک ‌سیالات یکی از دروس پایه‌ای و بسیار پرکاربرد در آموزش رشته‌های مهندسی شیمی و مهندسی نفت است. آموزش عمیق برخی از مفاهیم پایه‌ای در مکانیک سیالات و انتظار درک آن توسط دانشجویان صرفاً از طریق نوشتن برخی از روابط ریاضی مورد نیاز به­سادگی امکان‌پذیر نیست. در این مقاله با ارائه چهار مثال صنعتی و کاربردی، که حاصل چندین سال تجارب نویسندگان این مقاله در مشارکت در طراحی و اجرای چندین پروژه صنعتی در زمینه صنایع نفت و گاز است، برخی از این مفاهیم به زبانی ساده ارائه شده است. مطالعه این مقاله به درک و آموزش مفاهیم مرتبط با سیالات دوفازی، استفاده از معادلات ناویر ـ استوکس و شرایط مرزی، چگونگی تنظیم سطح نفت پایدار نشده در جداکننده‌های میانی پروژه‌های فرآورش نفت و گاز در تأسیسات سطح‌الارضی[1]، چگونگی استفاده از منحنی پمپ‌ها و کمپرسورهای دور ثابت و دور متغیر در طراحی و همچنین محاسبات افت فشار در خط لوله گاز کمک می‌کند. این مقاله به­عنوان الگویی به عموم مهندسان شاغل در صنعت کمک می‌کند تا به همین نحو بتوانند مسائل آموزشی را از فرایند‌هایی که به­صورت روزمره با آن سروکاردارند، چه در زمان طراحی و چه در زمان بهره‌برداری، استخراج و با طرح مسائل کاربردی و ارائه راه­حل به­طور همزمان، آموزش و درک مفاهیم مهندسی را در انواع  فرایندها و تجهیزات در صنایع گوناگون تسهیل کنند.
 



[1]. Surface Treatment Facilities

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Application of basic principles of fluid mechanics in some oil and gas industrial examples: A pattern for chemical and petroleum engineers

نویسندگان [English]

  • Mehdi Panahi 1
  • Mehdi Karimi 1
  • Hosseinali Akhlaghi Amiri 2
1 Chemical Engineering Department, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
2 Chemical Engineering Department, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

Fluid mechanics is certainly one of the basic and very useful courses in chemical and petroleum engineering university programs. Deep understanding of some of the concepts in this course by the students is not easily expected through writing the required traditional mathematical equations alone. In this paper, the authors who have several years of working experiences in design and execution of oil and gas industrial projects, tried to simply present some of the fluid mechanics basics mentioned above through introducing of four industrial examples. Reading this paper helps the readers for good understanding of the concepts of two-phase flow, application and use of Navier-Stokes equations and boundary conditions. Also adjustment of the un-stabilized oil level in a middle stage separator of surface treatment facilities in an oil and gas filed; the use of characteristic curves of fixed speed and variable speed pumps and compressors, and calculations of pressure drop in a gas transfer pipeline. As a pattern, this paper helps the engineers to extract educational examples from the processes, which they are involved in; from design projects or operational plants. By introducing such problems and suggesting a proper solution, they can help for better understanding of engineering concepts.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Education
  • applied fluid mechanics
  • Navier Stokes equations
  • oil level control
  • 3-phase separator
  • Pump and compressor curve
  • Natural gas
  • Pressure drop

Akhlaghi Amiri, H. A., & Hamouda, A. (2013). Evaluation of level set and phase field methods in modeling two phase flow with viscosity contrast through dual-per- meability porous medium. . Int. J. Multiphase Flow, 52, 22-34.

Akhlaghi Amiri, H. A., & Hamouda, A. (2014). Pore-scale modeling of non-isothermal two phase flow in 2D porous media: influences of viscosity, capillarity, wet- tability and heterogeneity. Int. J. Multiphase Flow, 61, 14-27.

Gas Processors Suppliers, A., & Gas Processors, A. (2012). Engineering data book: SI version. Tusla, Okla.: Gas Processors Suppliers Association.

Goudarzvand Chegini, M. (2018). The fourth generation university labor; and action approach (case studies: Cambridge, Stanford, and Harvard universities. Iranian Journal of Engineering Education, 20(78), 1-16 (in Persian).

Himmelblau, D. M., & Riggs, J. B. (2012). Basic principles and calculations in chemical engineering. Prentice Hall.

Mahdieh, O. (2018). Investigation and explanation of the effect of motivation on student learning (with the emphasis on the features of university textbooks. Iranian Journal of Engineering Education, 20(79), 98-118 (in Persian).

 McCabe, W. L., Smith, J. C., & Harriott, P. (2005). Unit operations of chemical engineering. Boston: McGraw-Hill.

Rokhforouz, M. R., & Akhlaghi Amiri, H. A. (2017a). Phase-field simulation of current spontaneous imbibition in a fractured heterogeneous porous medium. Phys. Fluids, 29, 062104.

Rokhforouz, M. R., & Akhlaghi Amiri, H. A. (2017b). Pore-level influence of wettability on counter-current spontaneous imbibition. Paper presented at the 79th EAGE Conference and Exhibition, Paris, France.

Rokhforouz, M. R. , & Akhlaghi Amiri, H. A. (2018). Pore-level influence of micro-fracture parameters on visco-capillary behavior of two-phase displacements in porous media. Advances in Water Resources, 113, 260-271.