up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله جريانهاي دوفازي PDF
QR code - جريانهاي دوفازي

جريانهاي دوفازي

مقدمه
مهمترين علامت مشخصه جريانهاي دوفازيوجود مشترک بودن بين فازهاي گاز و مايع مي باشد. اين فصل مشترک داراي اشکال مختلفيمي باشد. تقريبا امکان پيدايش يک دامنه نامحدود از فصل مشترک مختلف بين دو فاز وجوددارد اما عموما تاثير کشش سطحي بين دو فاز منجر به پيدايش فصل هاي مشترک مختلفمنحني شکل شده که نهايتا تمامي آن ها تبديل به اشکال کروي ( نظير قطره ها و حباب ها)مي شوند.
در حالت کلي با طبقه بندي اوناع حالات توزيع فصل مشترک بين دو فازگاز و مايع که اصطلاحا رژيم هاي جريان يا الگوي جريان ناميده مي شوند مي توان بهتوضيح و تفسير اين نوع جريان ها پرداخت. بايد توجه داشت که اين رژيم هاي جريانمعمولا بوسيله موقعيت و شکل هندسي خط لوله و جهت جريان و خواص فيزيکي و شدت جريانهر يک از فازها و شار حرارتي وارد بر ديواره لوله تحت تاثير قرار مي گيرند.
لازمبه ذکر است که عليرغم کوشش هاي بسيار زيادي که براي طبقه بندي اونع رژيم هاي جرياندو فازي به عمل آمده است با وجود تمامي اين روش ها ي بشدت کيفي و اغلب مطابق نقطهنظرات شخصي محققين مي باشند بطوريکه تاکنون رژيم هاي جريان مختلفي تعريف گرديده ودامنه گسترده اي از اسامي براي اين منظور مورد استفاده قرار گرفته اند. تعاريفي کهبراي انواع رژيم هاي جريان در اينجا ارائه خواهند شد بصورت خيلي خلاصه بيان شدهاند. قبل از بيان به مفهوم جريان هاي سيالات در خطوط لولهپرداخته.
الگوي جريان در خطوط لوله افقي:
هفت نوع الگويتوزيع براي جريان هاي دوفازي در خطوط لوله افقي وجود دارد. اين الگوهاي جريان درشکل هاي صفحه هاي بعد به نمايش در آمده اند. بطوريکه براي هر رژيم جريان مقاديرتجربي سرعت هر فاز براي مخلوطي از گازهايي با جرم ويژه نزديک به جرم ويژه هوا ومايعاتي با گرانروي کمتر از صد سانتي پوز داده شده است.
جريان حبابي:
در خطوط لوله افقي در مواردي که نرخ حجمي گاز نسبتا کم و نرخ حجمي مايع نسبتازياد باشد جريان حبابي بصورت حباب هاي کوچک گاز تحت تاثير اختلاف چگالي در قسمتفوقاني لوله ظاهر مي شود. با افزايش نرخ حجمي فاز گاز اندازه حباب ها بتدريج افزايشمي يابد. سرعت ظاهري مايع در اين نوع رژيم جريان بين 5 الي 15 فوت بر ثانيه و سرعتظاهري گاز بين 1 الي 10 فوت بر ثانيه مي باشد.
جريان توپي ياقالبي:
با افزايش سرعت فاز گاز در جريان حبابي تعداد حباب هاي فاز گازافزايش مي يابد. بطوريکه از برخورد و بهم پيوستن آن ها حباب هاي بزرگ و توپي شکلنزديک به جداره بالايي لوله تشکيل خواهند شد. اين نوع جريان جريان توپي يا قالبيناميده مي شود.
جريان لايه اي:
در اين نوع الگوي توزيع فازهايمايع و گاز کاملا از هم جدا هستن و فاز گاز که عموما داراي سرعت بيشتري نسبت به فازمايع مي باشد و در قسمت فوقاني و مايع در ناحيه پايين درون لوله حرکت مي کنند. همچنين تداخل بين دو فاز بندرت صورت مي گيرد و فصل مشترک بين آناه نسبتا منظم و صافمي باشد. در اين حالت سرعت ظاهري فاز مايع کمتر از 5 0 فوت بر ثانيه و سرعت ظاهريفاز گاز بين 2 الي 10 فوت بر ثانيه مي باشد.
جريان موجي:
در جريانلايه اي اگر سرعت پيدايش گاز مجدادا افزايش يابد. بين فاز گاز و مايع تنشي ايجادميشود که خود باعث پيدايش امواج در فصل مشترک مي شود که اين امواج در امتداد جريانحرکت مي کنند. سرعت ظاهري مايع در اين حالت کمتر از 1 فوت بر ثانيه و سرعت ظاهريگاز حدود 15 فوت بر ثانيه مي باشد.
جريان لخته اي: slug flow
در خطوط لوله افقي و مواردي که نرخ جريان مايع زياد باشد افزايش سرعتگاز منجر به افزايش دامنه موج هاي سطحي مايع در فصل مشترک گاز و مايع مي شود که ضمنآن موج ها به جداره فوقاني لوله برخورد کرده و ل خ ت ي هاي مايع تشکيل مي شود. ل خت ه هاي مايع در چنين حالتي مي توانند باعث لرزش هاي شديد و در برخي موارد ايجادخطر درون تجهيزات واقع در مسير خطوط لوله و مراکز جمع آوري شوند. از ويژگي هاي ايننوع رژيم جريان مي توان از نوسانات منظم در تغييرات فشار و مقدار مايع تجمع يافتهنام برد که معيار مناسبي براي تشخيص اين نوع رژيم جريان مي باشد.
جريانحلقوي:
در اين نوع جريان دو فاز گاز و مايع بصورت دو استوانه متداخل درونلوله جاري خواهند شد. اين نوع جريان وقتي شکل خواهد گرفت که سرعت ظاهري گاز بيشتراز 20 فوت بر ثانيه باشد. بررسي دقيق اين نوع الگوي جريان به جهت تعيين ميزانخوردگي سايشي و افزايش بازدهي خط انتقال پيش بيني مقدار مايع تجمع يافته و تعيينضخامت فيلم مايع روي ديواره لوله و حاسبه افت فشار سيال جهت طراحي خطوط لوله انتقالو تجهيزات انتهايي آن از اهميت خاصي برخوردار است.
جريان قطرهاي:
با افزايش نرخ جريان فاز گاز در جريان حلقوي فاز گاز و فاز مايع رابصورت قطرات ريزي انتقال خواهد داد. احتمالا چنين جرياني وقتي شکل مي گيرد که سرعتظاهري فاز گاز بيش از 20 فوت بر ثانيه باشد. در مواردي که نرخ جريان گاز نسبتا زيادو نرخ جريان مايع نسبتا کم باشد. فاز مايع در داخل فاز گاز بصورت ذرات بسيار ريز وپراکنده تبديل شده و اصطلاحا فضايي شبيه مه بوجود مي آيد. در اين حالت رژيم جريانرا مه آلود مي نامند. بعضي از خطوط انتقال سيستم گاز ميعاني در مواقع خاصي در اينالگوي جريان قرار دارند.
الگوهاي جريان در خطوط لوله قائم
درخطوط لوله قائم نيز الگوهايي ظاهر مي شوند که تفاوت چنداني با الگوهاي جريان درخطوط لوله افقي ندارند.
جريان حبابي:
در اين نوع رژيم جريان فازمايع بصورت پيوسته و فاز گاز بصورت پراکنده( حباب هاي ريز) درون مايع بطرف بالاحرکت مي کند. سرعت فازها در اين نوع جريان بدليل اختلاف جرم ويژه فازها متفاوت ميباشد. معمولا حباب هاي ريز گاز با سرعت ظاهري کمتر از 2 فوت بر ثانيه از درون فازمايع عبور مي کنند.
جريان ل خ ت ه اي:
در جريان حبابي با افزايشسرعت فاز گاز تعداد حباب ها افزايش يافته و از برخورد و بهم پيوستن آنها با يکديگرچند گنبد چتري شکل گازي بوجود مي آيد که در قسمت هايي از لوله تمام سطح مقطع لولهرا اشغال مي کنند. در عمل اين نوع جريان بصورت منقطع از فازهاي مايع و گاز دارايافت فشار زياد و همچنين از نظر فرآيندي با ايجاد سروصدا هاي ناهنجار و آسيب ديدگيتجهيزات همراه است. در طراحي خطوط لوله جريان دو فازي سعي مي شود حتي الامکان ازايجاد چنين رژيم جرياني اجتناب شود. در اين حالت سرعت ظاهري فاز گاز از 2 الي 30فوت بر ثانيه تغيير مي کند.
جريان کف آلود:
در جريان ل خ ت ه ايبا افزايش سرعت جريان توده هاي گاز شکسته شده و جريان ناپايدار و انتقالي بين دوجريان ل خ ت ه اي و حلقوي شکل خواهد گرفت. در خطوط لوله جريان با قطر زياد حرکتنوساني مايع بسمت بالا و پايين رخ مي دهد در حاليکه در لوله هاي باريک اين حرکتنوساني بوقوع نخواهد پيوست و حرکت انتقالي بين دو نوع جريان ل خ ت ه اي و حلقويبسيار گذرا خواهد بود.
جريان قطره اي:
در اين نوع الگوي جريانفاز گاز بصورت پيوسته و فاز مايع بصورت ذرات ريز به همراه آن در حرکت است. بطوريکهفاز گاز فاز مايع را بصورت قطرات ريز انتقال مي دهد. در اين حالت تغييرات فشار سيالتوسط فاز گاز کنترل مي شود. اطلاعات تجربي نشان مي دهد که به ازاي سرعت ظاهري فازگاز بيش از 70 فوت بر ثانيه و سرعت ظاهري فاز مايع کمتر از 2 فوت بر ثانيه باشد ايننوع رژيم به جريان حلقوي تبديل خواهد شد.

قانون لنز كه در مورد جريانهاي القايي بكار مي‌رود چنين بيان مي‌شود كه جريان القايي در مدارهاي بسته در جهتي است كه با عامل بوجود آورنده خود مخالفت مي‌كن ...

● كار و گرما گرما نوعي انرژي است كه از اجسام گرم به اجسام سرد منتقل مي شود. ● موتورهاي حاوي گاز داغ ... ما بدون « موتورهاي گرمايي » نمي توانيم به نقاط ...

كار و گرما گرما نوعي انرژي است كه از اجسام گرم به اجسام سرد منتقل مي شود. موتورهاي حاوي گاز داغ ... ما بدون « موتورهاي گرمايي » نمي توانيم به نقاط دور ...

واژه پلاسما به گاز يونيزه شده اي اطلاق ميشود که همه يا بخش قابل توجهي از اتمهاي آن يک يا چند الکترون از دست داده و به يونهاي مثبت تبديل شده باشند. يا ...

هرچه آدمي بيشتر به سيستم هاي جديد و فناوري مدرن مجهز شود گرچه پيشرفت و رفاه زندگي ماشيني را حس مي کند و به ظاهر بر طبيعت مسلط مي شود، نسبت به مشکلات ع ...

اتم هيدروژن در واقع حالت مقيد يک الکترون و يک پروتون است. هسته اتمي عناصر ديگر از پروتونها و نوترونهايي تشکيل مي شود که با برهمکنشي قوي در قيد يکديگرن ...

راديوتلسکوپها همانند دستگاه هاي راديويي معمولي که در تمام منازل يافت مي شود، کار مي کنند. اما ميان اين دو وسيله، دو تفاوت عمده وجود دارد. اول امواجي ک ...

دانلود نسخه PDF - جريانهاي دوفازي