مهمترين علامت مشخصه جريان دوفازی وجود فصل مشترک بين فازهاي گاز و مايع مي باشد. اين فصل مشترک داراي اشکال مختلف است. امکان پيدايش يک دامنه نامحدود از فصل مشترک هاي مختلف بين دوفاز وجود دارد. اما عموماً تاثير کشش سطحي بين دوفاز منجر به پيدايش فصل مشترک هاي مختلف به شكل منحني شده، که در نهايت تمامي آن ها تبديل به اشکال کروي مي شوند. در حالت کلي با طبقه بندي انواع حالات و توزيع فصل مشترک بين دوفاز گاز و مايع که در اصطلاح رژيم هاي جريان يا رفتارهاي جريان ناميده مي شوند، مي توان به توضيح و تفسير اين نوع جريان ها پرداخت. بايد توجه داشت که اين رژيم هاي جريان معمولاً بوسيله موقعيت و هندسي جريان، جهت جريان، خواص فيزيکي و شدت جريان هريک از فازها و شار حرارتي وارد بر ديواره جريان، تحت تاثير قرار مي گيرند.

لازم به ذکر است که عليرغم کوشش هاي بسيار زيادي که براي طبقه بندي انواع رژيم هاي جريان دوفازی به عمل آمده است، تمامي اين روش ها به شدت کيفي و اغلب مطابق نقطه نظرات شخصي محققين مي باشند، چنانچه تاکنون رژيم هاي جريان مختلفي تعيين گرديده و دامنه گسترده اي از اسامي براي اين منظور مورد استفاده قرار گرفته است. تعاريفي که براي انواع رژيم هاي جريان در اين قسمت ارائه خواهند شد، همگي متناسب با اظهار نظرات عمومي قابل قبول براي هر نوع جريان انتخاب شده اند. بر اين اساس هفت نوع الگوي توزيع، براي جريان هاي دوفازي در خطوط لوله افقي وجود دارد. اين الگوهاي جريان در شکل زیر ارائه شده اند، براي هر رژيم جريان، مقادير تجربي سرعت هر فاز براي مخلوطي از گازهايي با چگالي نزديک به چگالي هوا و مايعاتي با لزجت کمتر از يکصد سانتي پواز داده شده است.

حتما بخوانید  کاویتاسیون و ضربه قوچ دو روی یک سکه
الگوهاي جريان دوفازی در خطوط لوله افقي
الگوهاي جريان دوفازی در خطوط لوله افقي

جريان دوفازی حبابي: در خطوط لوله افقي در مواردي که دبي گاز نسبتاً کم و دبي مايع نسبتاً زياد باشد، جريان حبابي بصورت حباب هاي کوچک گاز تحت تاثير اختلاف چگالي در قسمت فوقاني لوله ظاهر مي شود. با افزايش دبي گاز، اندازه حباب ها به تدريج افزايش مي يابد. سرعت ظاهري مايع در اين رژيم جريان در محدوده 1.5 تا 4.5 متر بر ثانیه و سرعت ظاهری گاز بین 0.3 تا 3 متر برثانیه می باشد.

جريان دوفازی توپي يا قالبي: با افزايش سرعت فاز گاز در جريان حبابي، تعداد حباب هاي فاز گاز افزايش مي يابد. به طوريکه از برخورد و بهم پيوستن آنها، حباب هاي بزرگ توپي شکل، نزديک به جداره بالايي لوله، تشکيل مي شوند. اين نوع جريان، جريان توپي يا قالبي ناميده مي شود.

جريان دوفازی لايه اي (مجزا يا چينه اي): در اين نوع الگوي توزيع، فازهاي مايع و گاز کاملا” از هم جدا بوده و فاز گاز که عموما داراي سرعت بيشتري نسبت به فاز مايع مي باشد، در قسمت فوقاني و مايع در قسمت پائين و درون خط لوله حرکت مي کنند. همچنين تداخل بين دو فاز به ندرت صورت گرفته و فصل مشترک بين آنها نسبتا منظم و صاف مي باشد.

جريان دوفازی موجي: در جريان لايه اي اگر سرعت گاز مجددا” افزايش يابد، بين دو فاز گاز و مايع، تنشي ايجاد خواهد شد که خود باعث پيدايش امواج در فصل مشترک مي شود که در امتداد جريان، حرکت مي کنند.

حتما بخوانید  کاربرد متلب در محاسبه عمق نرمال

جريان دوفازی لخته اي: در خطوط لوله افقي و موارديکه دبي جريان مايع زياد باشد، افزايش سرعت گاز منجر به افزايش دامنه موج هاي سطحي مايع در فصل مشترک گاز و مايع مي شود که ضمن آن، موج ها به جداره فوقاني لوله برخورد کرده و لخته هاي مايع تشکيل مي شود. لخته هاي مايع در چنين حالتي مي توانند باعث لرزش هاي شديد و در برخي موارد، ايجاد خطر درون تجهيزات واقع در مسير خط لوله و مراکز جمع آوري شوند. از ويژگي هاي اين نوع رژيم جريان مي توان از نوسانات منظم در فشار و مقدار مايع تجمع يافته نام برد که معيار مناسب براي تشخيص اين نوع رژيم جريان مي باشد.

جريان دوفازی حلقوي: در اين نوع جريان، دو فاز گاز و مايع بصورت دو استوانه متداخل (مايع روي جداره داخلي لوله و گاز در مرکز لوله) درون لوله، جاري مي شوند. اين نوع جريان وقتي شکل مي گيرد که سرعت ظاهري گاز بيش از 6 متر برثانیه باشد. بررسي دقيق اين الگوي جريان به جهت تعيين ميزان خوردگي سايشي، افزايش بازدهي خط انتقال، پيش بيني مقدار مايع تجمع يافته، تعيين ضخامت مايع روي ديواره لوله و محاسبه افت فشار سيال، جهت طراحي خطوط لوله انتقال و تجهيزات انتهايي آن، از اهميت خاصي برخوردار است.

جريان دوفازی قطره اي: با افزايش دبي گاز در جريان حلقوي، فاز گاز فاز مايع را بصورت قطرات ريزي انتقال مي دهد. اين نوع جريان وقتي شکل مي گيرد که سرعت ظاهري فاز گاز بيش از 60 متر برثانیه باشد. در مواردي که نرخ جريان گاز نسبتا زياد و دبي مايع نسبتا کم باشد، فاز مايع در داخل فاز گاز بصورت ذرات بسيار ريز و پراکنده تبديل شده و اصطلاحا فضايي شبيه مه بوجود مي آيد.

حتما بخوانید  ارزیابی پرش هیدرولیکی و کنترل آن

لازم به ذكر است كه Beggs-Brill در ١٩٧٣ سه نوع الگوي اصلي جريان را براي جريان هاي افقي شامل جريان مجزا، جريان متناوب و جريان توزيع شده پيشنهاد داده است. بر اساس اين تعريف، الگوي جريان مجزا وقتي شكل خواهد گرفت كه فازهاي گاز و مايع در امتداد محور جريان، پيوسته باشند. آنها الگوي جريان لايه اي، موجي و حلقوي را در اين دسته منظور نموده اند. چنانچه دو فاز مايع و گاز بصورت بسته هاي متناوب جاري شوند، الگوي جريان متناوب بوجود خواهد آمد. رژيم هاي جريان قالبي و جريان لخته اي در اين دسته بندي واقع خواهند شد. هنگاميكه يكي از فازهاي مايع يا گاز بطور پيوسته و نسبي در دو امتداد موازي و عمود بر محور لوله جريان يابد، الگوي جريان توزيع شده بوجود خواهد آمد. البته لزومي ندارد كه فاز ديگر در همان بخش از لوله به طور يكنواخت توزيع شود، ولي بايد بطور محلي پيوسته باشد. جريان حبابي و مه آلود در اين دسته قرار خواهند گرفت. اين سه الگوي اصلي جريان، مي توانند نمايشگر تمام الگوهاي فرعي ديگر باشند. بطوري كه تحليل موقعيت هاي فيزيكي هر الگوي جريان به كمك دسته بندي فوق، آسان تر خواهد بود.

الهه گودرزی
نظر خود را بنویسید:
ثبت دیدگاه
دیدگاه های کاربران
شهاب احمدی
20:24 - 1400/12/14
پاسخ دهید

جالب و جامع است

    الهه گودرزی
    22:27 - 1400/12/14
    پاسخ دهید

    سپاس از نگاه شما .

لطفا صبر کنید