Was ist Ringfluss?
Ringförmige Strömung ist eine Methode zur Strömung von Flüssigkeiten und Gasen in einer Rohrleitung, bei der das Material mit geringerem Molekulargewicht durch die Rohrmitte fließt und das Material mit höherem Molekulargewicht einen dünnen Film bildet, der entlang der Rohrwand fließt. Es wird häufig in der Erdölindustrie beobachtet, wo die Durchflussraten hoch sind und sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Rohren auftreten können. Das Fluid oder Gas mit der leichteren Masse kann auch in Form eines Nebels oder einer kolloidalen Suspension vorliegen, die als Emulsion bekannt ist. Die Grenzfläche zwischen den fließenden Materialien ist möglicherweise nicht präzise und kann Gas- und Flüssigkeitsgemische beinhalten.
Schwankungen der Ringströmung werden als Wellenströmung, bei der Unregelmäßigkeiten auftreten, oder als wispige Ringströmung eingestuft. Bei einer wispy ringförmigen Strömung nimmt die kolloidale Suspension von Gaskügelchen im Kern mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit zu und führt dazu, dass sich die Kugeln in wispy Streifen und Klumpen ausbreiten. Es gibt auch mehrere andere Arten von Strömungsregimen, einschließlich Blasen-, Schnecken- und Kippenströmung in vertikalen Rohren sowie geschichtete und geschichtete Wellen in horizontalen Rohren.
Die Berechnung ringförmiger Durchflussraten kann schwierig sein, da die Gleichungen eine genaue Messung des Innendurchmessers der Rohrleitung erfordern. Dies variiert, da die Ringströmung eine strömungsfreie Grenze aufweist, die den effektiven Durchmesser des Rohrinneren ändert. Genaue Werte sind abhängig von der verwendeten Berechnungsmethode schwer zu ermitteln.
Zwei Reihen von Gleichungen werden üblicherweise verwendet, um die Ringströmung zu bestimmen. Die erste ist als benetzte Umfangsströmung bekannt, bei der der effektive Rohrdurchmesser durch ein quadratisches Produkt aus innerer und äußerer Strömungsfläche geteilt wird. Berechnungen des benetzten Umfangs sind nicht ideal, da sie ausschließlich auf der Subtraktion der inneren Strömung von der äußeren Strömung ohne Berücksichtigung des Nichtströmungsbereichs basieren. Die Petroleum Engineering-Methode verwendet eine komplexere Methode zum Vergleichen der inneren und äußeren Strömung. Es ist bekannt, dass die Ergebnisse der Strömungsrate etwa 40% höher sind als bei der Methode mit benetztem Umfang. Die Petroleum Engineering-Gleichungen scheinen die tatsächlich gemessene Durchflussrate besser widerzuspiegeln als die Benetzte-Perimeter-Methode, jedoch ist die Benetzte-Methode der Standard, der im akademischen Ingenieurwesen verwendet wird.
Reibungsfaktoren müssen auch in der Ringströmung berücksichtigt werden. Die Verwendung der Außenfläche des Rohrs zur Abschätzung der Reibung ist eine Methode. Es wird auch eine durchschnittliche Reibung basierend auf gewichteten Daten erstellt, die beide als legitime Ansätze betrachtet werden.
Es gibt auch verschiedene Stufen der Gas-Flüssigkeitsströmung in Rohren, in denen Übergänge zwischen den verschiedenen Arten von Strömungsregimen auftreten. Übergänge können Verschiebungen von ringförmig zu wispy-ringförmig und von pfropfenförmig zu ringförmig verlaufend im vertikalen Rohr umfassen. In horizontalen Rohren umfassen häufige Übergänge in Strömungsschemata den Übergang von Butzen zu Ring. Diese und viele andere Arten von Strömungszuständen und -übergängen verfügen über einzigartige mathematische Modelle zur Berechnung der aktuellen Strömungsrate in der Rohrleitung.