Cet article traite de l'écoulement de limaces dans le tuyau. L'écoulement à bouchons est un modèle d'écoulement à deux phases, plus précisément un écoulement liquide-gaz. Dans ce modèle, le fluide plus léger se déplace plus rapidement en continu, ce qui contient également des bulles de gaz.
Un écoulement ponctuel peut provoquer des oscillations de pression à l'intérieur d'un écoulement de tuyau. Habituellement, le fluide le plus lourd est appelé limace qui se déplace plus lentement. Mais nous pouvons également qualifier les bulles de fluide plus léger en mouvement rapide de limace. Dans cet article, nous étudierons en détail le slug flow.
Qu'est-ce qu'un slug flow ?
Un écoulement à bouchons est un modèle réalisé dans un écoulement à deux phases où le fluide plus léger se déplace plus rapidement en poussant le long de la bulle de gaz dispersée.
Le terme limace fait référence à un fluide plus lourd qui se déplace lentement. Mais nous pouvons également utiliser ce terme pour désigner un fluide plus léger qui se déplace rapidement. L'écoulement par bouchons se produit à l'intérieur d'un écoulement à deux phases, en particulier un écoulement liquide-gaz. Les oscillations de pression dans la conduite sont causées par cet écoulement par à-coups. Étudions davantage ce flux dans d'autres sections de cet article.
Générique de l'illustration: MichelFYP, Flux de limaces, CC BY-SA 4.0
Qu'est-ce que le slug load dans la tuyauterie ?
La charge de bouchon dans la tuyauterie fait référence à la charge appliquée par l'écoulement de bouchon à l'intérieur du tuyau. Le flux de bouchons est caractérisé par une séquence intermittente de bouchons de liquide qui sont ensuite suivis de bulles de gaz plus longues circulant dans le tuyau.
Comme indiqué dans la section ci-dessus, le slug fait généralement référence à un liquide lourd qui s'écoule très lentement. Mais ici, nous pouvons nous référer à un fluide plus léger qui a un mouvement rapide. Nous pouvons ressentir des oscillations de pression à l'intérieur du tuyau en raison d'un écoulement de bouchons.
Écoulement de bouchons dans une canalisation horizontale
Lorsque le flux de fluide se produit dans une canalisation horizontale, l'écoulement de bouchon résultant peut être appelé écoulement de bouchon dans une canalisation horizontale.
Pour calculer la charge appliquée par le flux de bouchons dans un pipeline horizontal, nous devons comprendre qu'elle dépend de quelques facteurs. Ces facteurs sont le diamètre du tuyau, la section transversale du tuyau, la force résultante, l'angle de courbure (dans le cas d'un tuyau horizontal, l'angle est nul) et la longueur du tuyau. Nous étudierons la formule de calcul des charges de slug dans la section suivante.
Formule de charge de slug dans un pipeline horizontal
Nous avons discuté du flux de bouchons dans un pipeline horizontal et des facteurs dont dépend la charge. Dans la section ci-dessous, nous discuterons de la formule requise pour trouver la charge de limace dans la direction horizontale.
La formule pour la charge de limace dans le pipeline horizontal est donnée ci-dessous-
Où,
D est le diamètre du tuyau
A est la section transversale du tuyau
L est la longueur du tuyau
Thêta est l'angle de courbure
F est la force résultante
Écoulement de bouchons dans les tuyaux verticaux
Lorsque le tuyau dans lequel se produit l'écoulement à bouchons est vertical, le flux résultant est appelé écoulement à bouchons dans les tuyaux verticaux.
La charge de bouchon dans les tuyaux verticaux dépend de divers facteurs. Ces facteurs sont le diamètre du tuyau, la section transversale du tuyau, la longueur du tuyau, l'angle de courbure (dans le cas d'un tuyau vertical, l'angle est de quatre-vingt-dix degrés), la force résultante. Dans la section suivante, nous discuterons de la formule de calcul des charges de lingots dans les conduites verticales.
Formule de charge de slug pour tuyau vertical
Les facteurs dont dépend la charge de limace sont discutés dans la section ci-dessus. Nous allons maintenant discuter de la formule utilisée pour calculer la charge de slug.
La formule pour la charge de lingot dans le tuyau vertical est discutée dans la section ci-dessous-
Où,
D est le diamètre du tuyau
A est la section transversale du tuyau
L est la longueur du tuyau
Thêta est l'angle de courbure
Ecoulement par bouchons dans les conduites inclinées
Lorsque le tuyau à travers lequel le flux de bouchons se produit, le flux résultant est appelé flux de bouchons dans des tuyaux inclinés. Nous verrons les facteurs dont dépend la charge de lingot dans le tuyau incliné.
La charge du bouchon dépend des mêmes facteurs que celle des tuyaux verticaux et horizontaux. Ces facteurs sont le diamètre du tuyau, la section transversale du tuyau, la longueur du tuyau et l'angle d'inclinaison ou de courbure. Dans la section suivante, nous discuterons de la formule utilisée pour calculer la charge de lingot dans un tuyau incliné.
Formule de charge de slug pour tuyau incliné
La formule de charge de slug dépend de certains facteurs et ces facteurs sont déjà abordés dans la section ci-dessus. Dans cette section, nous utiliserons ces facteurs et trouverons une formule pour calculer la charge de lingot dans un tuyau incliné.
La formule de charge de slug est donnée dans la section ci-dessous-
Où,
D est le diamètre du tuyau
A est la section transversale du tuyau
L est la longueur du tuyau
Thêta est l'angle de courbure
Comment éviter le slug flow dans les canalisations ?
Un écoulement par à-coups peut créer des oscillations de pression à l'intérieur du tuyau. Bien que le slug flow puisse être évité en prenant certaines mesures. Ces mesures sont discutées dans la section suivante.
Les méthodes suivantes peuvent être utilisées pour éviter l'écoulement par bouchons dans les tuyauteries-
- Utilisation d'un drain d'effluent à point bas ou d'une dérivation
- Réduire la taille des lignes au point minimum autorisé par la la chute de pression
- Maintenir la disposition de l'écoulement du tuyau de telle manière qu'il protège contre l'écoulement du tuyau.
Débit piston vs débit slug
La différence entre les deux n'est pas trop grande pour que nous ayons besoin d'un tableau de différenciation. Les deux flux sont en fait très similaires et ont des significations similaires.
La seule différence entre un écoulement piston et un écoulement bouchon est que dans un écoulement piston, les bulles se déplacent à un rythme plus lent que les bulles dans un écoulement bouchon. De plus, la taille des bulles est plus petite dans un écoulement piston par rapport à la taille des bulles dans un écoulement par bouchons.
Exemples de flux slug
La liste ci-dessous montre les différents endroits où le slug flow est utilisé.
- Produire des hydrocarbures dans des puits et leur transport par pipelines.
- Dans les centrales géothermiques, pour produire de la vapeur et de l'eau.
- Ébullition et condensation des systèmes de vapeur liquide des centrales thermiques.
- Pour refroidir le cœur des réacteurs nucléaires dans les situations d'urgence.
- Dans les réacteurs chimiques, pour transférer la chaleur et la masse entre le gaz et le liquide.
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Salut… Je m'appelle Abhishek Khambhata, j'ai poursuivi des études de B. Tech en génie mécanique. Au cours de mes quatre années d'ingénierie, j'ai conçu et piloté des véhicules aériens sans pilote. Mon point fort est la mécanique des fluides et le génie thermique. Mon projet de quatrième année était basé sur l'amélioration des performances des véhicules aériens sans pilote grâce à la technologie solaire. J'aimerais entrer en contact avec des personnes partageant les mêmes idées.
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