مطالعه آزمایشگاهی ضریب انتقال حرارت در جریان دوفازی مایع-مایع در لوله افقی

جریان دوفازی پدیده جریان همزمان دوفاز سیال مختلف از میان یک مجرا می باشد. جریان های دوفازی مایع-مایع، در بسیاری از فرآیندهای صنعتی از قبیل انتقال نفت، پالایش نفت، فرآیندهای پتروشیمی، رآکتورهای شیمیایی، فرآیند استخراج مایع-مایع، فرآیند بیوتکنولوژی و ... ظاهر می شوند. طراحی قابل اطمینان چنین سیستم هایی نیازمند دانش و درک کاملی از مکانیزم جریان دوفازی مثل توزیع فاز الگوهای جریان، ضرایب انتقال حرارت، ضریب ماندگی و افت فشار در شرایط مختلف جریان مایع-مایع می باشد.هدف از مطالعه حاضر، بررسی تجربی الگوهای جریان، ضریب انتقال حرارت دوفازی و ضریب ماندگی در یک لوله افقی می باشد. دومایع امتزاج ناپذیر انتخاب شده برای این آزمایش،آب و گازوئیل می باشند. محدوده سرعت های ظاهری به کاررفته برای آب 1- 1/0 متر بر ثانیه و برای گازوئیل 1-096/0 متر بر ثانیه بوده است. آزمایش بر روی جریان دوفازی آب-گازوئیل در یک لوله افقی از جنس مس به طول 8/1 متر، قطر داخلی 11 میلی متر و ضخامت 7/1 میلی متر مورد بررسی قرار گرفته است. داده های انتقال حرارت تحت شرط مرزی شار حرارتی یکنواخت با محدوده w/m215000 تا w/m225000، اندازه گیری شدند. برای این آزمایش ها، 14 ترموکوپل استفاده شد. ترموکوپل ها روی سطح خارجی دیواره لوله (7 ترموکوپل در بالا و 7 ترموکوپل در پایین لوله) در فواصل یکسان 250 میلی متر از ورودی تا خروجی قسمت آزمایش، قرار داده شدند. سپس ضرایب انتقال حرارت بر مبنای داده های تجربی محاسبه شدند. بااستفاده از عکس برداری سریع از لوله شفاف مقطع آزمایش، 9 الگوی مختلف جریان مشاهده گردید. مقادیر ضرایبماندگی توسط روش شیرهای سریع بسته شونده، اندازه گیری شد. در این کار، نقشه الگوی جریان و ضرایب انتقال حرارت در سرعت های مختلف مخلوط، ارائه شده است. نتایج نشان داد که ضریب انتقال حرارت جریان دوفازی مایع-مایع، به شدت به الگوهای جریان وابسته است. همچنین،ضرایب انتقال حرارت الگوهای جریان حلقوی وdw/o & o/w مقادیر بزرگی دارند.