Wat is ringvormige stroom?
Ringvormige stroming is een methode voor vloeistof- en gasstroom in een pijpleiding waarbij het materiaal met een lichter molecuulgewicht door het midden van de pijp stroomt en het zwaardere molecuulgewichtmateriaal een dunne film vormt die langs de pijpwand stroomt. Het wordt vaak gezien in de aardolie-industrie waar de stroomsnelheden hoog zijn en kan voorkomen in zowel horizontale als verticale leidingen. De vloeistof of het gas met lichtere massa kan ook in de vorm zijn van een nevel of colloïdale suspensie bekend als een emulsie. Het raakvlak tussen de stromende materialen is mogelijk niet nauwkeurig en kan gas- en vloeistofmengsels omvatten.
Variaties in ringvormige stroom worden gecategoriseerd als golvende stroom, waar onregelmatigheden optreden, of onregelmatige ringvormige stroom. In wispy ringvormige stroom, als de stroomsnelheid wordt verhoogd, neemt de colloïdale suspensie van gasbolletjes in de kern toe en leidt dit ertoe dat de bolletjes zich verspreiden in onregelmatige strepen en klontjes. Er bestaan ook verschillende andere soorten stroomregimes, waaronder bellen-, slakken- en karnestroming in verticale buis, evenals gelaagde en gelaagde golf in horizontale buis.
Het berekenen van ringvormige stroomsnelheden kan moeilijk zijn, omdat de vergelijkingen een nauwkeurige meting van de binnendiameter van de pijpleiding vereisen. Dit varieert omdat ringvormige stroming een stroming zonder stroming erin heeft die de effectieve diameter van het inwendige van de buis verandert. Nauwkeurige waarden zijn moeilijk te verkrijgen, afhankelijk van de gebruikte berekeningsmethode.
Twee reeksen vergelijkingen worden gewoonlijk gebruikt om de ringvormige stroom te bepalen. De eerste staat bekend als natte perimeter-stroom, waarbij de effectieve diameter van de buis wordt gedeeld door een vierkant product van binnen- en buitenstroomgebieden. Berekende perimeterberekeningen zijn niet ideaal, omdat ze volledig zijn gebaseerd op het aftrekken van de binnenstroom van de buitenstroom zonder rekening te houden met het gebied zonder stroom. De Petroleum Engineering-methode maakt gebruik van een meer complexe methode om de binnen- en buitenstroom te vergelijken, en het is bekend dat het debietresultaten oplevert die ongeveer 40% hoger zijn dan de Wetted Perimeter-methode. De vergelijkingen van Petroleum Engineering lijken de werkelijke gemeten stroomsnelheid beter weer te geven dan de Wetted Perimeter-methode, maar de Wetted-methode is de standaard die wordt gebruikt in academische engineering.
Wrijvingsfactoren moeten ook worden verantwoord in ringvormige stroom. Het gebruik van het buitenoppervlak van de buis om wrijving te schatten is een methode. Het creëren van een gemiddelde wrijving op basis van gewogen gegevens is ook gedaan en worden beide als legitieme benaderingen beschouwd.
Er zijn ook verschillende stadia in gas-vloeistofstroming in pijp waar overgangen optreden tussen de verschillende soorten stroomregimes. Overgangen kunnen verschuivingen omvatten van ringvormig naar piekerig en ringvormig naar ringvormige stroom in verticale buis. In horizontale leidingen omvatten gemeenschappelijke overgangen in stroomschema's de slak naar ringvormige overgang. Deze, evenals vele andere soorten stromingstoestanden en overgangen, hebben allemaal unieke wiskundige modellen om te berekenen wat de huidige stroomsnelheid in de buis is.