Che cos'è il flusso anulare?
Il flusso anulare è un metodo di flusso di liquido e gas in una tubazione in cui il materiale di peso molecolare più leggero scorre lungo il centro del tubo e il materiale di peso molecolare più pesante forma un film sottile che scorre lungo la parete del tubo. Si vede spesso nell'industria petrolifera dove le portate sono elevate e possono verificarsi sia in tubi orizzontali che verticali. Il fluido o gas di massa più leggero può anche essere sotto forma di nebbia o sospensione colloidale nota come emulsione. L'interfaccia tra i materiali scorrevoli potrebbe non essere precisa e può coinvolgere miscele di gas e liquidi.
Le variazioni del flusso anulare sono classificate come flusso ondulato, in cui si verificano irregolarità o flusso anulare wispy. Nel flusso anulare esile, all'aumentare della portata, aumenta la sospensione colloidale dei globuli di gas nel nucleo e porta i globuli a diffondersi in striature e grumi sottili. Esistono anche molti altri tipi di regimi di flusso, tra cui flusso di bolle, lumache e zangole nel tubo verticale, nonché stratificato e stratificato-ondulato nel tubo orizzontale.
Il calcolo delle portate anulari può essere difficile, poiché le equazioni richiedono una misura precisa del diametro interno della tubazione. Ciò varia perché il flusso anulare ha un limite di non flusso al suo interno che modifica il diametro effettivo dell'interno del tubo. Valori accurati sono difficili da trovare a seconda del metodo di calcolo utilizzato.
Due serie di equazioni sono comunemente utilizzate per determinare il flusso anulare. Il primo è noto come flusso perimetrale a contatto con il fluido, in cui il diametro effettivo del tubo è diviso per un prodotto quadrato di aree di flusso interne ed esterne. I calcoli del perimetro bagnato non sono ideali, poiché si basano interamente sul flusso interno che viene sottratto dal flusso esterno senza alcuna tolleranza per la regione di non flusso. Il metodo di ingegneria petrolifera utilizza un metodo più complesso di confronto tra flusso interno ed esterno ed è noto per produrre risultati di portata che sono circa il 40% superiori rispetto al metodo del perimetro a contatto con il fluido. Le equazioni di Petroleum Engineering sembrano riflettere la portata effettiva misurata meglio del metodo Wetted Perimeter, tuttavia il metodo Wetted è lo standard utilizzato nell'ingegneria accademica.
Anche i fattori di attrito devono essere contabilizzati nel flusso anulare. L'uso della superficie esterna del tubo per stimare l'attrito è un metodo. Viene anche creato un attrito medio basato su dati ponderati, entrambi considerati approcci legittimi.
Esistono anche varie fasi del flusso gas-liquido nel tubo in cui si verificano transizioni tra i vari tipi di regimi di flusso. Le transizioni possono includere spostamenti da anulare a wispy-anulare e da tappo a flusso anulare in tubo verticale. Nel tubo orizzontale, le transizioni comuni negli schemi di flusso includono la transizione da lumaca a anulare. Questi, così come molti altri tipi di stati e transizioni di flusso, hanno tutti modelli matematici unici per calcolare quale sia attualmente la portata del flusso nel tubo.