Одним из главных гидродинамических параметров двухфазного потока является истинное газосодержание, во многом определяющее перепад давления, скорость смеси, структуру потока и др.
При измерении перепада давления ртутным дифманометром в вертикальной трубе с восходящим двухфазным потоком можно получить зависимость
где h, dh и hп – высота столба ртути в дифманометре, высота исследуемого участка трубопровода и потери напора на трение в данном участке соответственно; рсм – плотность двухфазной смеси, pрт – плотность ртути в дифманометре.
Найдем коэффициент сопротивления задвижки, при котором будет обеспечиваться пропускание расхода жидкости Q2, для этого приравнивая потери напора в параллельных трубопроводах 2 и 3, будем иметь:
Плотность смеси определяется выражением:
где fср – среднее значение истинного газосодержания на исследуемом участке трубы, f’- плотность жидкой фазы, p’’- плотность газообразной фазы.
Плотность смеси из выражения (1):
Подставляя выражение (2) в (3) и преобразовывая его, получаем:
Среднее истинное газосодержание определятся так же как отношение средней площади поперечного сечения трубы занимаемой газовой фазой на исследуемом участке ко всей площади этого сечения, т.е.
Можем записать, что
где b – средняя толщина жидкой пленки на исследуемом участке трубопровода.
Тогда :
Если известны значения объемного расхода газа или жидкости и их скорости в газожидкостном потоке, то исходя из этих значений можно найти fср.
Объемный расход газа равен
где v’’- скорость газообразной фазы. Тогда
Объемный расход жидкости равен
где v’ – скорость жидкости в пленке. Тогда
Таким образом, истинное газосодержание двухфазного восходящего вертикального кольцевого потока можно определить посредством нахождения перепада давления на исследуемом участке трубы, скоростей и объемных расходов фаз, толщины пленки жидкости.
Список источников.
1. Делайе Дж., Гио М., Ритмюллер М. Теплообмен и гидродинамика двухфазных потоков в атомной и тепловой энергетике/ Пер. с англ. Под ред. П. Л. Кириллова. М.: Энергоатомиздат, 1984, - 424 с.