بررسي تجربي وابستگي محل آغاز اسلاگ به شرايط بالادست دو فاز در كانال افقي طويل در جريان دو سيالي

Experimental Investigation of Slug Initiation to Upstream Conditions of Two Phases in Long Horizontal Channels in Two Fluids

در اين مقاله اثر سرعت‌هاي ظاهري گاز و مايع ورودي و براي نخستين بار اثر كسر حجمي مايع بر محل آغاز اسلاگ در جريان دوفازي آب و هوا به صورت تجربي بررسي و روابط تجربي براي محاسبه محل آغاز اسلاگ نيز ارايه شده ‌است. محل انجام آزمايش‌ها، آزمايشگاه جريان چندفازي دانشگاه تربيت مدرس بوده ‌است. آزمايش‌ها در سه كسر حجمي مايع 25/0، 50/0 و 75/0، در يك كانال افقي با مقطع مستطيلي به ابعاد cm210?5 و طول m36 از جنس پلكسي گلاس انجام شده ‌است. محدوده سرعت ظاهري آب m/s56/0-11/0 و سرعت ظاهري هوا m/s13-88/1 مي‌باشد. نتايج آزمايش‌ها نشان مي‌دهد، در كسر حجمي مايع 25/0، وابستگي محل آغاز به تغييرات سرعت ظاهري گاز و مايع يكنواي صعودي است. در كسر حجمي مايع 50/0، محل آغاز اسلاگ با تغييرات سرعت ظاهري گاز و مايع نسبت مستقيم دارد اما تغييرات آن نسبت به كسر حجمي مايع 25/0 كمتر و ملايم‌تر است. در كسر حجمي مايع 75/0، وابستگي محل آغاز به تغييرات سرعت ظاهري گاز و مايع بصورت يكنواي نزولي است. زماني كه كسر حجمي دو فاز در كانال برابر باشد، اسلاگ‌هاي با فشار كمتر (ضعيف‌تر) و زماني كه كسر حجمي يك فاز بيش از ديگري باشد، اسلاگ‌هاي با فشار بيشتر (قوي‌تر) تشكيل خواهد شد.

In this paper, the effect of gas and liquid inlet velocities and for the first time the effect of liquid hold up on slug initiation position are studied experimentally. Empirical correlations are also presented based on the obtained results. The tests are conducted for three liquid hold ups (0.25, 0.50 and 0.75) in a long horizontal channel made of Plexiglas with dimensions of 5?10 cm2 and 36m length in Multiphase Flow Lab. of Tarbiat Modares University. The superficial liquid and air velocities rated as to 0.11-0.56 m/s and 1.88-13 m/s, respectively. The obtained results show that as ?l=0.25, slug initiation position is increasing monotonically with Usl and Usg. During ?l=0.50, slug initiation position is increasing with Usl and Usg but the slope is smoother than ?l=0.25. For ?l=0.75, slug initiation position is decreasing monotonically with Usl and Usg. In the case of equal void fraction of phases, slugs are generated weakly (low pressure). However, for the unequal void fraction of phases strong slugs (high pressure) are formed.