Flujo de churn

Tambin conocido comoflujo de espumayflujo semi-anulares un flujo altamente perturbado de gas y lquido.Se caracteriza por la presencia de una pelcula de lquido muy espeso e inestable, con el lquido a menudo oscilante arriba y abajo.Como un rgimen de flujo establecido, aparece slo en tubos verticales y casi verticales y por lo general est limitada por la babosa y los regmenes de flujo anulares.

En contraste con estos dos regmenes, ambos de los cuales tienen una estructura bien definida, el flujo de rotacin aparece catico y es uno de los menos entendidos de los regmenes de flujo de gas-lquido.Debido a su complejidad, se piensa a menudo simplemente como un rgimen transitorio (Dukler y Taitel, 1986), pero la evidencia experimental reciente demuestraInundacionesde la pelcula (y el consiguiente arrastre de grandes porciones de lquido y su posterior deposicin) como uno de sus principales caractersticas.Condiciones en las que se produce el flujo de rotacin y algunas correlaciones para determinar la cada de presin y el atraco en este rgimen de flujo se discuten a continuacin.

Hay tres lmites para el rgimen de flujo churn, estos son:

1. La transicin babosa-churn.2. La transicin de rotacin anular.3. No se produce el lmite de caudal de lquido mximo por encima del cual batir flujo.

De ellos, la transicin babosa-churn ha recibido la mayor atencin y est sujeto a cierta controversia.Las principales escuelas de pensamiento sobre este han sido revisadas recientemente por Jayanti y Hewitt (1992).

La evidencia reciente sugiere que el flujo Slug se desestabiliza cuando la pelcula (downcoming) de lquido que rodea la burbuja de Taylor est inundada por el gas que fluye hacia arriba.Jayanti y Hewitt (1992) han propuesto un modelo basado en este mecanismo, que puede ser utilizado para determinar la condicin para la transicin Slug-churn.Las condiciones de la inundacin de la pelcula de la burbuja de Taylor en flujo de lodo y la posterior transicin a batir flujo son descritos por la ecuacin.(1):

(1)

Dondeyson las velocidades nondimensionalized de la burbuja de Taylor y la pelcula que lo rodea, respectivamente, y m es una constante que depende de la longitud y el dimetro de la seccin de prueba.Ms detalles del modelo se pueden encontrar en Jayanti y Hewitt (1992).La transicin de rotacin anular a menudo se toma como el punto en el que la pelcula deja de fluir hacia abajo incluso de manera intermitente, y por lo tanto est asociado con la inversin del flujo punto en el flujo de contracorriente (Wallis, 1969). Este criterio se expresa en forma de un lmite superior de la velocidad del gas por encima del cual no se produce flujo de rotacin: (2)

Donde Ugses la velocidad superficial de gas;, la densidad;g, la aceleracin debida a la gravedad;y D, el dimetro de la tubera.

No parece haber un lmite superior en la velocidad del lquido tambin por encima del cual el flujo de rotacin no se produce (Govier y Aziz, 1972).Esto puede expresarse aproximadamente como: (3)

Comprensiblemente, la friccingradiente de presines muy alta en el flujo de rotacin, lo que refleja la interaccin violenta entre el gas y las fases lquidas.La naturaleza de esta interaccin no se entiende bien y slo se puede representar en forma de correlaciones empricas.Sin embargo, hay, pocos datos de cada de presin y atraco en el flujo de churn.Las correlaciones y mtodos sugeridos aqu se basan en un pequeo nmero de datos, en particular, de Bharathan (1978) y Govan et al.(1991).El factor de friccin interfacial, fi, se puede correlacionar como una funcin de la fraccin de huecos, g, como sigue: (4)y

El gradiente de presin, dp / dz, y la retencin de lquido, =(1 - g), entonces se puede calcular mediante la resolucin de las siguientes ecuaciones de balance de la fuerza sobre el ncleo interno y en el tubo:

(5)

(6)

Donde la tensin de cizallamiento, w , viene dada por: (7)y

Donde Re 1s, el lquido de nmero de Reynolds se basa en el dimetro de la tubera y la velocidad superficial del lquido.

Referencias1. Bharathan, D. (1978)Aire-Agua contra el actual flujo anular en tubos verticales, EPR1 Informe No. EPRI NP-786.2. Dukler, AE y Taitel, Y. (1986)Flujo de Transicin Patrn en gas-lquido Sistemas: Medida y Modelizacin, en Multifase de Ciencia y Tecnologa, 2,1-94,1986, ed.GFHewitt, JM Delhaye y N. Zuber, Hemisferio Publishing Corp.3. Govan, AH,Hewitt, GF, Richter, HJ y Scott, A. (1991)Las inundaciones y flujo de churn en tuberas verticales, Int.. J. flujo multifsico, 17, 27-44DOI:10.1016 / 0301 a 9.322 (91) 90068-E4. Govier GW y Aziz K. (1972)El flujo de mezclas complejas en Tuberas, Van Nostrand Reinhold.DOI:10.1002 / cite.3304522155. Jayanti, S. yHewitt, GF (1992)Prediccin del flujo Transicin Slug-a-churn en vertical en dos Pnase Flow, Int.J. flujo multifsico, 18, 847-860.DOI:10.1016 / 0301 hasta 9322 (92) 90063-M6. Wallis, ES (1969) unidimensional Two-Phase Cmo, McGraw-Hill.