管道內多相流動

2021-01-15 南流坊

流態圖是一種有用的工具,它可以幫助我們對一組特定的輸入數據進行概括分析。然而,每個流態圖都不足以對其他數據有效,不同的流態圖被用來定性的描述不同工況下的流體分布。在垂直或中等偏斜的管道中,氣液混合物最常見的流態是氣泡流、段塞流、水霧流、攪動流和環狀流。在水平管道中,除了在垂直管道中觀察到的許多流態外,還可能存在分層或波狀分層流。兩相流流態通常以曲線或圖型的形式表示,在每個軸上都有相速度或它們的函數。早期的流體圖是以其作者的名字命名的,例如Griffith-Wallis, Duns-Ros和Taitel-Dukler。下圖給出了氣體/液體混合物垂直和水平流動的流態圖示例。

氣泡流(Bubble flow)

氣相在液相中以可變尺寸分布,可變形氣泡以之字形運動向上移動。管壁總是與液相接觸。

段塞流(Slug Flow)

大多數氣體是以大的子彈狀氣泡的形式存在,其直徑幾乎達到管道直徑。這些被稱為泰勒氣泡的氣泡均勻地向上移動,並被連接在管道上的連續液體段塞隔開,這些液體中含有小氣泡。氣泡的速度大於液體的速度。

攪動流(Churn Flow)

如果從連續的液相轉變為連續的氣相,那麼在連續的泰勒氣泡之間的段塞流中液體的連續性會被段塞流中高濃度的氣體反覆破壞。這種液體的振蕩流動是典型的攪動流。這種流動狀態可能不會出現在小直徑管道中。

環形霧流(Annular -Mist Flow)

在環空流動過程中,液相在管壁上以氣體為中心流動,形成環狀膜。其中一些液體以液滴的形式夾帶在氣核中(霧流)。

下面的視頻演示了在各種水和空氣流量以及各種管道傾斜角度下在管道中常見的水-空氣流動狀態。

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