Questo articolo discute del flusso di lumaca nel tubo. Il flusso di lumaca è un modello di flusso a due fasi, più specificamente un flusso di liquido-gas. In questo schema, il fluido più leggero si muove continuamente più velocemente e contiene anche bolle di gas.
Un flusso di slug può causare oscillazioni di pressione all'interno di un flusso di tubo. Di solito il fluido più pesante è definito lumaca che si muove più lentamente. Ma possiamo riferire le bolle di fluido più leggero e veloce anche come lumaca. In questo articolo studieremo in dettaglio lo slug flow.
Cos'è un flusso di lumache?
Un flusso di lumaca è un modello realizzato in un flusso a due fasi in cui il fluido più leggero si muove più velocemente spingendo lungo la bolla di gas dispersa.
Il termine slug si riferisce a un fluido più pesante che si muove lentamente. Ma possiamo usare questo termine per un fluido più leggero anche che si muove rapidamente. Il flusso di lumaca avviene all'interno di un flusso a due fasi, in particolare un flusso di liquido-gas. Le oscillazioni di pressione nel tubo sono causate da questo flusso di lumache. Studiamo di più su questo flusso in ulteriori sezioni di questo articolo.
Immagine crediti: Michael FYP, Flusso di lumache, CC BY-SA 4.0
Che cos'è il carico residuo nelle tubazioni?
Il carico residuo nelle tubazioni si riferisce al carico applicato dal flusso residuo all'interno del tubo. Il flusso di lumache è caratterizzato da una sequenza intermittente di lumache liquide che sono poi seguite da bolle di gas più lunghe che scorrono attraverso il tubo.
Come discusso nella sezione precedente, slug di solito si riferisce a un liquido pesante che scorre molto lentamente. Ma qui possiamo riferirci a un fluido più leggero che ha un movimento rapido. Possiamo sperimentare oscillazioni di pressione all'interno del tubo dovute al flusso di slug che si verifica.
Flusso di lumaca in tubazione orizzontale
Quando il flusso di fluido si verifica in una tubazione orizzontale, il flusso di slug risultante può essere indicato come flusso di slug in una tubazione orizzontale.
Per calcolare il carico applicato dal flusso di lumaca in una condotta orizzontale dobbiamo capire che dipende da pochi fattori. Questi fattori sono il diametro del tubo, l'area della sezione trasversale del tubo, la forza risultante, l'angolo di curvatura (in caso di tubo orizzontale l'angolo è zero) e la lunghezza del tubo. Nella prossima sezione studieremo la formula per il calcolo dei carichi di lumaca.
Formula del carico residuo in tubazioni orizzontali
Abbiamo discusso del flusso di lumaca nella tubazione orizzontale e dei fattori da cui dipende il carico. Nella sezione seguente discuteremo della formula richiesta per trovare il carico parziale in direzione orizzontale.
La formula per il carico residuo nella tubazione orizzontale è riportata di seguito:
Dove,
D è il diametro del tubo
A è l'area della sezione trasversale del tubo
L è la lunghezza del tubo
Theta è l'angolo di curvatura
F è la forza risultante
Flusso di lumaca in tubi verticali
Quando il tubo in cui avviene il flusso di lumaca è verticale, il flusso risultante è chiamato flusso di lumaca nei tubi verticali.
Il carico residuo nei tubi verticali dipende da vari fattori. Questi fattori sono il diametro del tubo, l'area della sezione trasversale del tubo, la lunghezza del tubo, l'angolo di curvatura (in caso di tubo verticale l'angolo è di novanta gradi), la forza risultante. Nella prossima sezione discuteremo della formula per il calcolo dei carichi di lumaca in un tubo verticale.
Formula del carico residuo per tubo verticale
I fattori da cui dipende il carico slug sono discussi nella sezione precedente. Ora discuteremo la formula utilizzata per calcolare il carico slug.
La formula per il carico residuo nel tubo verticale è discussa nella sezione riportata di seguito-
Dove,
D è il diametro del tubo
A è la sezione trasversale del tubo
L è la lunghezza del tubo
Theta è l'angolo di curvatura
Slug flow in tubi inclinati
Quando il tubo attraverso il quale avviene il flusso di lumaca, il flusso risultante viene indicato come flusso di lumaca in tubi inclinati. Vedremo i fattori da cui dipende il carico di lumaca nel tubo inclinato.
Il carico residuo dipende dagli stessi fattori di quello dei tubi verticali e orizzontali. Questi fattori sono il diametro del tubo, l'area della sezione trasversale del tubo, la lunghezza del tubo e l'angolo di inclinazione o curvatura. Nella prossima sezione parleremo della formula utilizzata per calcolare il carico di lumaca in un tubo inclinato.
Formula del carico residuo per tubo inclinato
La formula del carico residuo dipende da alcuni fattori e questi fattori sono già discussi nella sezione precedente. In questa sezione useremo questi fattori e troveremo una formula per calcolare il carico di lumaca in un tubo inclinato.
La formula del carico residuo è data nella sezione riportata di seguito-
Dove,
D è il diametro del tubo
A è la sezione trasversale del tubo
L è la lunghezza del tubo
Theta è l'angolo di curvatura
Come evitare il flusso di lumache nei tubi?
Il flusso di lumaca può creare oscillazioni di pressione all'interno del tubo. Sebbene il flusso di lumaca possa essere evitato adottando determinate misure. Queste misure sono discusse nella sezione successiva.
I seguenti metodi possono essere utilizzati per evitare il flusso di lumaca nelle tubazioni:
- Utilizzo dello scarico o bypass dell'effluente a punto basso
- Ridurre le dimensioni delle linee al punto minimo consentito dal calo di pressione
- Mantenere la disposizione del flusso del tubo in modo tale da proteggerlo dal flusso del tubo.
Flusso del tappo vs flusso dello slug
La differenza tra i due non è così grande da richiedere una tabella di differenziazione per questo. Entrambi i flussi sono in realtà molto simili e hanno significati simili.
L'unica differenza tra un flusso a tampone e un flusso a lumaca è che nel flusso a tampone le bolle si muovono a una velocità inferiore rispetto alle bolle nel flusso a lumaca. Inoltre, la dimensione delle bolle è più piccola nel flusso del tampone rispetto alla dimensione delle bolle nel flusso della lumaca.
Esempi di flusso di lumache
L'elenco seguente mostra i diversi luoghi in cui viene utilizzato lo slug flow.
- Per produrre idrocarburi nei pozzi e il loro trasporto attraverso oleodotti.
- Nelle centrali geotermiche, per la produzione di vapore e acqua.
- Bollitura e condensazione di sistemi a vapore liquido di centrali termoelettriche.
- Raffreddare il nocciolo dei reattori nucleari in situazioni di emergenza.
- Nei reattori chimici, per trasferire calore e massa tra gas e liquido.
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Ciao .... Sono Abhishek Khambhata, ho perseguito B. Tech in ingegneria meccanica. Durante i miei quattro anni di ingegneria, ho progettato e pilotato veicoli aerei senza pilota. Il mio forte è la meccanica dei fluidi e l'ingegneria termica. Il mio progetto del quarto anno era basato sul miglioramento delle prestazioni dei veicoli aerei senza pilota utilizzando la tecnologia solare. Mi piacerebbe entrare in contatto con persone che la pensano allo stesso modo.
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