Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Вимірювання витрати і кількості речовини

Структури багатофазних потоків

Структури потоків, що є сумішшю рідини з газом або парою, досить різноманітні. Ця розмаїтість залежить від процентного вмісту тієї або іншої фази, а також від швидкості потоку і у деяких випадках від розташування трубопроводу в просторі і від його діаметра.

Якщо концентрація однієї з фаз мала, то маємо дисперсну структуру, при якій краплі рідини (або пухирці газу) порівняно рівномірно розподілені в парі (або рідини відповідно). Подібну структуру іноді називають краплинною.

Зі збільшенням змісту рідини в парі (газі) починає утворюватися розшарування або роздільний потік, характер якого залежить від розташування труби. При вертикальному положенні труби рідина поступово розташовується у вигляді кільцевого шару уздовж стінок, а в середній частині ще зберігається краплинна структура. Ця перехідна форма потоку називається дисперсійно-кільцева. При подальшому збільшенні частки рідини в суміші наступає повністю розшарований потік, що у вертикальній трубі має кільцеву структуру (рис.6.18,г). При цьому кільцевий шар рідини стає все товстіше, а центральна стрижнева частина заповнена один паром (газом). У похилих і горизонтальних трубах при розшарованому потоці немає кільцевого шару рідини. Остання під дією сили ваги опускається вниз і рухається по нижній частині трубопроводу, у той час як пара або газ переміщаються по його верхній частині.

Зі збільшенням швидкості потоку і одночасному зростанні частки рідини на поверхні розділу фаз починають виникати хвильові гребені. Це має місце як у вертикальних, так і в горизонтальних трубах. Хвильові гребені ростуть зі збільшенням швидкості і починають розсікати на окремі частини безперервний потік пари або газу, що рухається в центрі вертикальної труби або у верхній частині горизонтального каналу. Так виникає пробкова або снарядна структура потоку, При такій структурі пар або газ переміщується у вигляді окремих пробок, які ростуть і стискуються в процесі руху, перекриваючи собою повністю або частково поперечний переріз каналу.

У міру подальшого росту частки рідини в потоці газові пробки зменшуються в розмірі і поряд з ними вже рухаються дрібні газові пухирці. Подібна структура при ще більшому зменшенні частки газу переходить у пузиркову структуру. У вертикальній трубі ці пухирці рівномірно розподілені по її перетині, а в горизонтальній або похилій вони рухаються у верхній частині труби.

Найпоширенішої в промислових трубопроводах є пробкова структура газорідинного потоку. При такій структурі може виникнути припущення, що швидкість обох фазоднакова. Насправді, внаслідок хвильового характеру руху, при якому швидкість поширення хвилі дорівнює середньої швидкості газу, останній переміщається в западинах хвиль,що утворяться в рідинних пробках. У результаті середня швидкість газової фази при пробковій структурі виявляється більше середньої швидкості рідини. Помітимо, що коркова структура може супроводжуватися великомасштабними пульсаціями швидкості, тиски і концентрації фаз.

Розглянуті структури газорідинного потоку можуть бути у відомій мірі поширені і на інші двофазні потоки, що є сумішшю газу або рідини із твердою фазою. Але, при цьому треба враховувати ступінь дисперсності і однорідності твердої фази, а також форму і розмір твердих часток.

Під впливом гравітаційних сил у горизонтальних трубах зростає концентрація твердої фази в нижній частині труби в порівнянні з верхньою тим більше, чим крупніше розмір твердих часток. Це порушує осьову симетрію профілю швидкостей, характерну для сталого однофазного потоку, тому що швидкість суміші в нижній частині труби зменшується в порівнянні з верхньою. У вертикальних трубах цього немає. У розглянутих потоках зустрічаються як дисперсний, так і розшарований режими потоку. При останньому режимі в горизонтальних трубах, коли рідина протікає над шаром твердих часток, можливе утворення хвиль або дюн, що переміщаються в напрямку руху потоку. При цьому концентрація твердої фази періодично змінюється уздовж труби. Зустрічаються і агрегативні потоки, коли частки прагнуть до утворення конгломератів або пластівців, або ж коли більше легкий компонент - газ утворить пухирці, не утримуючих твердих часток.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ
Вимірювання витрати і кількості речовини