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油水两相流流型

/oil-water two-phase flow regime/
条目作者张海灯

张海灯

最后更新 2022-12-23
浏览 132
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油、水两相流动时在管内不同的流动结构。

英文名称
oil-water two-phase flow regime
所属学科
工程热物理及动力工程

与气液两相流型相似,油水两相流流型也与管道结构有关。

水平管中油水两相流流型的划分通常以分层流和分散流为基础,从光滑分层流向完全分散流转化的过程中对流型进行细分,可分为以下七种流型(图1):①光滑分层流。当流速很低时,油水两相间存在光滑界面。②波浪分层流。随着流速的增大,油水相界面开始出现波浪,但界面仍然清晰。③带有液滴的波浪分层流。随着流速进一步增大,油水两相界面附近开始有一相以液滴形式进行另一相或两相都以液滴形式进行另一相,界面开始模糊。④油滴分散层-水层流。当油相较少、流速较高时,油相全部以油滴的形式存在于水相中,但是管道内的湍流强度不足以将油滴集中在管道顶部。⑤水滴分散层-油层流。类似于油滴分散层-水层流,水滴集中在管道底部。⑥油包水状分散流。油相为连续相,湍流强度很大,使得水滴纵向分布于整个管道中。⑦水包油状分散流。水相为连续相,湍流强度很大,使得油滴纵向分布于整个管道中。

图1 水平管中油水两相流流型图1 水平管中油水两相流流型

在垂直管中存在六种流型,三种属于水主导流型,其他属于油主导流型。水主导流型包括水中分散油、水中分散油滴和油在水中丝状流;油主导流型包括水在油中丝状流、油中分散水和油中分散水滴(图2)。

图2 垂直管中油水两相流流型图2 垂直管中油水两相流流型

倾斜管中也存在六种流型:D O/W CT、D O/W PS、D O/W CC、VFD O/W为水主导流型;D W/O和VFD W/O为油主导流型。流型的过渡发生在油主导和水主导区域。D O/W CT流型发生在低到中等表观油水流速下,而且它的发生率在很大程度上受倾斜度的影响。这种流型的特点是一系列的油珠分散在连续水相中,但是管子底部有水逆流。D O/W PS流型发生在稍高一些的表观水流速度和中低程度的油速下,水速的进一步增加将会导致伪段塞破裂成一系列的油珠分散于管道的顶部,并且由于水相动量克服了逆主流方向的重力作用,形成并存的两相流。如果水速进一步升高,则会出现VFD O/W,且不受倾斜度的影响。

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