Caída de presión y fracción de vacío en flujos estratificados de aire-agua horizontales con interfaz suave a presión atmosférica
Autores: Carraretto, Igor Matteo; Colombo, Luigi Pietro Maria; Fasani, Damiano; Guilizzoni, Manfredo; Lucchini, Andrea
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Caída de presión y fracción de vacío en flujos estratificados de aire-agua horizontales con interfaz suave a presión atmosférica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Actividad experimental
Condiciones de flujo estratificado aire-agua
Aplicaciones industriales
Gradiente de presión
Modelos de dos fluidos
Fracción de vacío
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo presenta y analiza los resultados de una actividad experimental destinada a la caracterización de las condiciones de flujo estratificado aire-agua, que han sido poco analizadas en estudios anteriores a pesar de ser significativas para aplicaciones industriales. Se realizaron pruebas en una tubería de PMMA de 24 m de longitud y 60 mm de diámetro interno; las velocidades superficiales oscilaron entre 0.03 m/s y 0.06 m/s para el agua y entre 0.41 m/s y 2.31 m/s para el aire. Se determinó el gradiente de presión a lo largo de la tubería y se comparó con el obtenido al implementar modelos de dos fluidos disponibles en la literatura. Se encontró un buen acuerdo con los modelos solo a altos valores de las velocidades superficiales del gas, es decir, por encima de 1.31 m/s. Además, la fracción de vacío se midió a través de una sonda resistiva y se comparó con los valores predichos por los modelos disponibles. Dado que ninguno de ellos pudo predecir satisfactoriamente la fracción de vacío en todo el rango de velocidades superficiales, se implementó con éxito un modelo de flujo de deriva. Finalmente, con el gradiente de presión medido y la fracción de vacío, se implementó un modelo de dos fluidos para determinar el esfuerzo cortante interfacial y comparar el resultado con la literatura, enfatizando la influencia de las condiciones de operación en el rendimiento de la predicción.
Descripción
Este trabajo presenta y analiza los resultados de una actividad experimental destinada a la caracterización de las condiciones de flujo estratificado aire-agua, que han sido poco analizadas en estudios anteriores a pesar de ser significativas para aplicaciones industriales. Se realizaron pruebas en una tubería de PMMA de 24 m de longitud y 60 mm de diámetro interno; las velocidades superficiales oscilaron entre 0.03 m/s y 0.06 m/s para el agua y entre 0.41 m/s y 2.31 m/s para el aire. Se determinó el gradiente de presión a lo largo de la tubería y se comparó con el obtenido al implementar modelos de dos fluidos disponibles en la literatura. Se encontró un buen acuerdo con los modelos solo a altos valores de las velocidades superficiales del gas, es decir, por encima de 1.31 m/s. Además, la fracción de vacío se midió a través de una sonda resistiva y se comparó con los valores predichos por los modelos disponibles. Dado que ninguno de ellos pudo predecir satisfactoriamente la fracción de vacío en todo el rango de velocidades superficiales, se implementó con éxito un modelo de flujo de deriva. Finalmente, con el gradiente de presión medido y la fracción de vacío, se implementó un modelo de dos fluidos para determinar el esfuerzo cortante interfacial y comparar el resultado con la literatura, enfatizando la influencia de las condiciones de operación en el rendimiento de la predicción.