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Prediction of two-phase annular flow with liquid entrainment

1966; Elsevier BV; Volume: 9; Issue: 3 Linguagem: Inglês

10.1016/0017-9310(66)90016-0

1879-2189

S. Lévy,

Metallurgical Processes and Thermodynamics

An analytical prediction of two-phase annular flow with liquid entrainment is presented. The solution is obtained by considering the momentum and mass-transfer components of the interfacial shear and showing that the momentum term is dominant within the liquid film, while the mass-transfer term is the important component within the gas core. An expression is derived for the interfacial shear in terms of liquid film thickness, and this equation is used: (a) To correlate the available CISE film thickness data in circular pipes with two-phase flow of water or alcohol and argon or nitrogen at various pressures. (b) To predict liquid film thickness, liquid film flow rate, and liquid entrainment in the gas core. Typical results are presented for steam-water mixtures flowing in circular pipes at high pressure. (c) To compare the predicted values of liquid film thickness and flow rate with reported measurements in upwards, downwards and horizontal flow. On présente ici une théorie mathématique de l'écoulement annulaire diphasique avec entrainement de liquide. La solution est obtenue en considérant les composantes du cisaillement interfacial dû à la quantité de mouvement et du transport de masse et en montrant que le terme de quantité de mouvement est prédominant à l'intérieur du film liquide, tandis que le terme de transport de masse est le plus important à l'intérieur du noyau gazeux. Une expression est obtenue pour le cisaillement interfacial en fonction de l'épaisseur du film liquide, et l'on emploie cette équation: (a) Pour corréler les données de la CISE sur l'épaisseur du film dans des tuyaux circulaires avec unécoulement diphasique d'eau ou d'alcool et d'argon ou d'azote à différentes pressions. (b) Pour prédire l'épaisseur et le débit du film de liquide, et l'entraînement de liquide dans le noyau gazeux. Des résultats typiques sont présentés pour des mélanges d'eau et de vapeur s'écoulant dans des tuyaux circulaires à pression élevée. (c) Pour comparer les valeurs prévues de l'épaisseur du film et du débir avec les mesures publiées pour les écoulements ascendants, descendants et horizontaux. Eine analytische Behandlung einer Zweiphasenströmung mit einem von Flüssigkeitströpfchen erfüllten Gasraum wird gegeben. Die Lösung ehrält man durch eine Untersuchung der Impuls- und Stofftransportkomponenten des Trennflächenschubs indem man zeigt, dass der Impuls-transport im Flüssigkeitsfilm bestimmend ist, wahrend der Stofftransport die wichtige Komponente für den Gasraum darstellt. Unter Benützung der Flüssigkeitsfilmdicke ist ein Ausdruck für den Trennflächenschub abgeleitet; er wird verwendet um: (a) die verfügbaren Daten der CISE Filmdicke in Rohren mit Kreisquerschnitt und Zweiphasen-strömung von Wasser oder Alkohol mit Argon oder Stickstoff bei verschiedenen Drücken zu korrelieren, (b) die Filmdicke der Flüssigkeit, ihre Strömungsgeschwindigkeit und die Flüssigkeitsladung des Gasraumes zu bestimmen. Typische Ergebnisse werden für Dampf-Wassergemische angegeben, die unter hohem Druck in Rohren mit Kreisquerschnitt strömen, (c) die ermittelten Werte der Filmdicke der Flüssigkeit und die Geschwindigkeit mit angegebenen Messwerten für Aufwärts-, Abwärts- und Horizontalströmung zu vergleichen.