用压降和相位反转研究不同管道直径稳定乳液粘度的研究

抽象的

本文报告了对不同管道直径中油 - 水表面活性剂稳定乳液的流动性能的实验研究以及相对粘度和反转性能的理论和计算流体动力学(CFD)建模。在不同混合速度的四管直径(16,32,60和90mm)中,在湍流和层状条件下研究乳液的管道流量,并增加水分。用盐水(3.5%NaCl W / V,pH = 7.3)和用亲脂性表面活性剂预混的矿物油(exxsol d80 + 0.25%v / v跨度80)作为测试流体。从低水分分数到反演点观察到水包油乳液的形成。在倒置后,在不同的流动方案下观察到在水中多乳液中的不稳定水。这些制度取决于油内乳液的混合速度和局部水分。使用椭圆混合计算的涡流湍流粘度K.-ε.组合标志的模型和相对粘度解释实验中观察到的增强压降。反转过程发生在恒定的水分(90%)处,并通过增加混合物速度而触发。未检测到在反转前获得的油乳液的阻力降低效果。

缩写

[η.]:

Krieger-Dougherty固有粘度参数

α.C

平均连续相体积分数

α.D.

平均分散相体积分数

α.一世

平均阶段一世体积分数

\({\ ovline t _i} \)

平均温度一世

β一世

相的热膨胀系数一世

\({\ bf {\ tau}} _ i ^ t \)

阶段一世湍流应力张量

τ.C

连续相层压力张量

τ.D.

分散相层状应力张量

τ.一世

阶段一世层压应力张量

D.C

连续阶段的变形率张量

D.D.

分散阶段的变形速率张量

D.一世

变形率张量阶段一世

FD.

相互拖动力

一世

身份张量

N

墙普通矢量

一世

阶段一世速度

\(\ dot \ gamma \)

标量剪切速率

η.R.φ.):

混合物的无量纲相对粘度

γ.

墙混合功能

\(\ mu _i ^ t \)

湍流涡流阶段一世

\(\ mu _ {tot} ^ t \)

混合物的总湍流涡流粘度

μ.C

连续液体的动态粘度

μ.D.

分散液体的动态粘度

μ.一世

阶段一世动态粘度

μ.m

有效混合粘度

μ.我是

混合物的动态(层状)粘度

ν一世

相位的运动粘度一世

φ.

分散相体积分数

φ.一世':

椭圆混合函数相位一世

φ.一世

分散相体积分数反转点参数

φ.m

最大包装分散相体积分数参数

ρ一世

阶段一世质量密度

σ.ε.

k-ε.湍流模型常数

σ.κ..

K.-ε.湍流模型常数

τ.W.

标量墙剪应力

ε.0.

环境湍流值常数

ε.一世

湍流耗散率

一种‴

对称相互作用区域密度

一种D.

线性化拖动系数

CD.

粒子拖动系数

C一世

阶段声速一世

Cε.1

k-ε.湍流模型常数

Cε.2

k-ε.湍流模型常数

Cη.

k-ε.湍流模型常数

Cμ.

k-ε.湍流模型常数

Cκ..

椭圆混合k-ε.湍流模型常数

CL.

k-ε.湍流模型常数

Cm

k-ε.湍流模型常数

CT.

k-ε.湍流模型常数

CT.

k-ε.湍流模型常数

D.

粒径

E.一世

椭圆混合k-ε.湍流模型额外生产

\(g_i ^ b \)

标准k-ε.相位的浮力湍流生产术语一世

\(g_i ^ k \)

标准k-ε.阶段的湍流生产术语一世

K.一世

每单位阶段的湍流动能一世

L.一世

相位特征湍流长度一世

mIJ.

来自阶段的传质术语一世j

P.

压力

\(p_i ^ k \)

k-ε.阶段的湍流生产术语一世

P.一世φ'

椭圆混合k-ε.阶段的生产术语一世

\(pr_i ^ t \)

湍流普兰特阶段一世

关于

粒子雷诺数

关于D.

壁距雷诺数

关于m

混合粒子雷诺数

\(s_i ^ k \)

阶段的额外能源术语一世

T.0.

特定的湍流时间尺度

T.一世

湍流时间标度一世

T.ei.

湍流大的涡流时间范围一世

*

阶段壁速度刻度一世

y

墙距离

y一世+

相位的无量纲壁距离一世

y一世m

塔卡尔和Balakrishnan进行阶段的可压缩性修改一世

参考

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致谢

Jose Plasencia的工作得到了多相流量保证创新中心(Face)的资助 - 挪威大学和涉及IFE,NTNU和Sintef的行业之间的研究合作。该中心由挪威和工业伙伴的研究委员会资助。作者非常感谢BjørnarPettersen和Equinor的FBRM探讨。Nathanael Inkson将要感谢Mohit Tandan博士在他的多相代码上建立乳液模型。

资金

NTNU挪威科学技术大学提供的开放访问资金。

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对应于Olejørgennydal.

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Plasencia,J.,Inkson,N.&Nydal,O.J.压力下降和相反转的不同管道直径稳定乳液粘度的研究。Exp。计算。多人。流(2021)。https://doi.org/10.1007/S42757-020-0102-2

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关键词

  • 油流量
  • 乳液流变学
  • 有效粘度
  • 阶段反转
  • 压力下降