Co je prstencový tok?

Prstencový tok je metoda toku kapaliny a plynu v potrubí, kde materiál lehčí molekulové hmotnosti proudí středem potrubí a těžší materiál molekulové hmotnosti tvoří tenký film, který teče podél stěny potrubí. Často je vidět v ropném průmyslu, kde jsou průtoky vysoké a mohou se vyskytovat v horizontální i vertikální trubce. Lehčí hmotnostní tekutina nebo plyn může být také ve formě mlhy nebo koloidní suspenze známé jako emulze. Rozhraní mezi proudícími materiály nemusí být přesné a může zahrnovat směsi plynu a kapaliny. V moudrém prstencovém toku, jak se průtok zvyšuje, se koloidní suspenze plynových globulech v jádru zvyšuje a vede k šíření globulů do chmurných pruhů a hrudků. Existuje také několik dalších typů tokových režimů, včetně toku bublin, slimáků a odlivu ve svislém potrubí, stejně jako StratifIED a stratifikované vlny v horizontálním potrubí.

Výpočet prstencových průtoků může být obtížné, protože rovnice vyžadují přesnou míru vnitřního průměru potrubí. To se mění, protože prstencový tok má uvnitř hranice bez průtoku, která mění účinný průměr vnitře potrubí. Přesné hodnoty jsou obtížné přicházet v závislosti na metodě použitého výpočtu.

K určení prstencového toku se běžně používají dvě řady rovnic. První je známý jako mokrý obvodový průtok, kde je efektivní průměr potrubí dělen čtvercovým produktem vnitřních a vnějších oblastí toku. Výpočty smáčeného obvodu nejsou ideální, protože jsou založeny výhradně na tom, že je vnitřní tok odečten od vnějšího toku bez příspěvku pro oblast bez průtoku. Metoda ropného inženýrství používá složitější metodu porovnávání vnitřního a vnějšího toku a je známo, že způsobuje výsledky průtokukteré jsou asi o 40% vyšší než metoda navlhčeného obvodu. Zdá se, že ropné inženýrské rovnice odrážejí skutečnou měřenou průtok lépe než metoda mokrého obvodu, ale mokrou je standardem používaným v akademickém inženýrství.

Faktory tření je třeba také zohlednit v prstencovém toku. Použití vnějšího povrchu potrubí k odhadu tření je jedna metoda. Rovněž se provádí vytvoření průměrného tření založeného na vážených datech a jsou považovány za legitimní přístupy.

V potrubí jsou také různé fáze toku plynu-kapaliny, kde se vyskytují přechody mezi různými typy režimů průtoku. Přechody mohou zahrnovat posuny z prstencové na moudrou anulární a připojit se k prstencovému toku ve svislém potrubí. V horizontálním potrubí zahrnují běžné přechody v průtokových schématech slimák k prstencovému přechodu. Tyto, stejně jako mnoho dalších typů tokových stavů a ​​přechodů, mají všechny jedinečné matematické modely pro výpočet, co současný průtok v potrubívlastně je.