Дисперсно-кольцевой режим

Режимы течения в вертикальных трубах

Основные режимы течения двухфазного потока в вертикальных трубах изображены на рис.11.1.

Рисунок 11.1 – Режимы течения в вертикальной трубе

Пузырьковый режим

Пузырьковый поток – наиболее изученная форма течения. В пузырьковом режиме газовая фаза^[1] распределяется более или менее однородно в виде дискретных пузырьков в непрерывной жидкой фазе. Размеры пузырьков малы по сравнению с характерным размером поперечного сечения канала. С увеличением расхода газа число и размеры пузырьков возрастают. Иногда различают два вида пузырькового течения: режим отдельных пузырей, в котором пузыри размещаются на определенном расстоянии друг от друга и не контактируют между собой, и пузырьковый поток, который характеризуется плотной упаковкой взаимодействующих друг с другом пузырей.

Снарядный режим

Когда концентрация пузырьков, при пузырьковом течении становится высокой, происходит слияние пузырьков, и постепенно диаметр пузырьков приближается к диаметру трубы. В этом случае устанавливается снарядный режим течения с характерной формой пузырей, напоминающей форму артиллерийских снарядов. Газовые «снаряды» периодически чередуются с жидкими пробками, внутри которых существуют мелкие пузырьки^[2]. Между газовым снарядом и стенкой трубы стекает вниз тонкая пленка жидкости.

Эмульсионный режим

Эмульсионный режим (иногда его называют вспененным) похож на снарядный, но он намного хаотичней, вспененней и беспорядочней. Похожие на снаряды пузыри становятся ỳже и их форма искажается. Непрерывность жидкости в пробке между газовыми снарядами постоянно нарушается из-за высокой локальной концентрации газа. Как только это случается, жидкость обрушается и собирается ниже, формируя перемычку, и затем опять поднимается вверх газом. Типичный эмульсионный режим в трубах большого сечения представляет собой колебательное движение жидкости вверх и вниз по трубе. В трубах малого сечения колебания могут не возникать и в этом случае будет наблюдаться более плавный переход от снарядного течения к кольцевому.

Дисперсно-кольцевой режим

В дисперсно-кольцевом режиме газовая фаза образует ядро потока. Жидкость течет вверх в виде тонкой пленки по поверхности трубы, а также мелких капель, находящихся в газовом ядре. Возможны два предельных случая дисперсно-кольцевого режима – кольцевой (вся жидкость движется в виде пленки по стенке трубы) и дисперсный (вся жидкость движется в виде мелких капель, а стенка омывается газом). Иногда выделяют клочковато-кольцевой режим, характеризующийся образованием в газовом ядре устойчивых жидких структур («клочков» или пакетов) из-за коалесценции жидких капель.