ГИДРОДИНАМИКА И АКУСТИКА

2018 ◊ Том 1 (91) ◊ Номер 3 ◊ с. 334-354

С. И. Криль^*

^* Институт гидромеханики НАН Украины, Киев, Украина

Энергетическая модель газожидкостных течений в эрлифтах

Gidrodin. akust. 2018, 1(3):334-354

https://doi.org/10.15407/jha2018.03.334

ЯЗЫК ТЕКСТА: Украинский

АННОТАЦИЯ

В результате развития фундаментальных представлений о гидродинамике эрлифтинга предложен принципиально новый энергетический подход к изучению общих закономерностей восходящего газожидкостного течения в подъемной трубе эрифта. В его основу положены базовые гидравлические уравнения неразрывности, энергобаланса и состояния фаз для стационарного одномерного изотермического движения газожидкостной смеси в вертикальной трубе. Разработанная на их основе математическая модель учитывает потери гидродинамического напора не только на трение, но и на проскальзывание фаз. В этом заключается ее принципиальное отличие от общепринятой гидродинамической модели течений такого рода, построенной на основе дифференциальных уравнений сохранения массы и импульса для двухфазных потоков. Показано, что при определении потерь напора на трение следует учитывать не расходную, а эффективную плотность газожидкостной смеси. Это позволяет обеспечить равенство между кинетическими энергиями фаз. Впервые получено выражение для потерь напора на проскальзывание фаз, которое может физически трактоваться как отношение удельных (за единицу времени) работы сил межфазного гидродинамического взаимодействия к весу газожидкостной смеси, протекающей через живое сечение. В результате численного исследования разработанной энергетической модели для случая эрлифта со снарядной структурой водовоздушной смеси установлено соотношение между потерями напора на проскальзывание фаз и полными потерями напора. Обнаружена автомодельная область для гидравлического сопротивления трения. Показано, что потери на проскальзывание фаз могут составлять от 30 до 90% полных потерь. Разработана методика расчета продуктивности эрлифта, достоверность которой обеспечивается хорошим совпадением расчетных расходных характеристик с экспериментальными в широком диапазоне изменения условий лифтинга для нагнетательно-струйного смесителя.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

эрлифт, газожидкостное течение, энергетическая модель, потери напора на трение и проскальзывание фаз, расходная характеристика эрлифта

ЛИТЕРАТУРА