Refrigeration Engineering and Technology

ISSN-print: 0453-8307
ISSN-online: 2409-6792
ISO: 26324:2012
Архiви

Моделі втрат тиску на тертя під час течії двофазних потоків усередині труб

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

В.В. Горін
http://orcid.org/0000-0003-3832-2614
В.В. Середа
http://orcid.org/0000-0002-4645-3123
Ян Лю
http://orcid.org/0000-0001-9535-4984

Анотація

У цій роботі проведено широкий літературний пошук та проаналізовано теоретичні та екс-периментальні двофазні моделі та кореляції стосовно розрахунку втрат тиску на тертя під час течії двофазних потоків усередині горизонтальних труб зі звичайними внутрішніми діаметрами (din > 3 мм) з відкритих літературних джерел. Систематизовано та наведено відомі моделі та кореляції різних авторів стосовно розрахунку втрат тиску на тертя. Відзначено відсутність попереднього обґрунтування правильного застосування різних моделей турбулентної в'язкості для прогнозування перепаду тиску тертя при конденсації з впливом міжфазної зсувної напруги та без неї. Водночас наведено вирази різних авторів стосовно розрахунку та обчислення множників двофазного тертя ϕl2і ϕv2, динамічної в’язкості двофазної суміші µtp, та коефіцієнтів тертя для пари та рідини fv і fl тощо. Для цього дослідження було відібрано теоретичні та експериментальні рішення щодо розрахунку втрат тиску на тертя двофазного потоку всередині труб із наукових праць 20 авторів. У роботі виконано порівняльний аналіз щодо розрахунку втрат тиску на тертя (двофазних множників ϕl2і ϕv2) за сімома відомими залежностями з експериментальними даними з роботи Cavallini et al. стосовно конденсації холодоагентів R22, R134a, R32 і R410A усередині горизонтальних труб за різних масових швидкостей, масових паровмістів та інших умов течії двофазного потоку. Запропоновано рекомендації щодо вибору розрахункових моделей і кореляцій стосовно втрат тиску на тертя та відповідних двофазних множників, які можуть бути використані в інженерних розрахунках під час проєктування теплообмінних апаратів різного промислового призначення. При цьому, в разі використання емпіричних кореляцій, що отримані на основі узагальнення експериментальних даних, слід ураховувати, що вони мають характерні, тільки їм притаманні особливості, а тому ці залежності придатні для застосування лише у вузькому діапазоні змін режимних параметрів потоку

Ключові слова:
Горизонтальна труба, Двофазний потік, Втрати тиску, Тертя, Двофазний множни, Розрахункові співвідношення

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Горін, В., Середа, В., & Лю, Я. (2021). Моделі втрат тиску на тертя під час течії двофазних потоків усередині труб. Refrigeration Engineering and Technology, 57(4), 229-241. https://doi.org/10.15673/ret.v57i4.2207
Розділ
ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ ТА МОДЕЛЮВАННЯ

Посилання

1. Kandlikar, S., Garimella, S., Li, D., Colin, S., King, M. (2005) Heat Transfer and Fluid Flow in Minichannels and Microchannels. Elsevier Publications, ISBN: 0-08-044527-6, 450.
2. Lee, H.J., Liu, D.Y., Alyousef, Y., Yao, S.C. (2010) Generalized two-phase pressure drop and heat transfer correlations in evaporative micro/minichannels. Journal of Heat Transfer, 132, 041004-1-041004-9.
3. McAdams, W.H., Woods, W.K., Heroman, L.C. (1942) Vaporization inside horizontal tubes-II. Benzene-oil mixture. Transactions of the ASME, 64(3), 193-200.
4. Ghajar, A. J., Bhagwat, S. M. (2014) Flow Pat-terns, Void Fraction and Pressure Drop in Gas-Liquid Two PhaseFlow at Different Pipe Orientations. Frontiers and Progress in Multiphase Flow I. Springer, Chapter 4, 157-212.
5. Awad, M.M., Muzychka, Y.S. (2008) Effective property models for homogeneous two-phase flows. Experimental Thermal and Fluid Science, 33, 106-113.
6. Beattie, D. R. H., Whalley, P. B. (1982) A simple two-phase frictional pressure drop calculation method. International Journal of Multiphase Flow, 8 (1), 83-87.
7. Lockhart, R.W., Martinelli, R.G. (1949). Pro-posed correlation of data for isothermal two-phase, two-component flow in pipes. Chemical Engineering Progress, 45, 38–48.
8. Baroczy, C.J. (1966) Systematic correlation for two-phase pressure drop. Chemical Engineering Progress, Ser.: Heat Transfer, 62(64), 232-249.
9. Chisholm, D. (1967). A theoretical basis for the Lockhard-Martinelli correlation for two-phase flow. International Journal of Heat and Mass Transfer, 10(12), 1767-1778.
10. Chisholm, D., Laird, A.D.K. (1958) Two-phase flow in rough tubes. Transactions of the ASME, 80, 276-286.
11. Chisholm, D. (1973) Pressure Gradients due to Friction During the Flow of Evaporating Two-Phase Mixtures in Smooth Tubes and Channels. International Journal of Heat and Mass Transfer, 16, 2, 347-348.
12. Chawla, J. M. (1968) Friction pressure drop in 2-phase flow sof liquid/gas mixtures. Сhemistry Engineer Technology, 40(13), 670.
13. Boyko, L.D. (1968) Hydraulic resistance during condensation of pure steam and steam from a steam-gas mixture in a horizontal pipe. Teploenergetika, 1, 41-46.
14. Friedel, L. (1979) Improved friction pressure drop correlations for horizontal and vertical two-phase pipe flow. In European Two-Phase Group Meeting, Ispra, Italy, Paper E2.
15. Hashizume, K., Ogiwara, H., and Taniguchi, H. (1985) Flow pattern, void fraction and pressure drop of refrigerant two-phase flow in a horizontal pipe–II: analysis of frictional pressure drop. International Journal of Multiphase Flow, 11(5), 643-658.
16. Müller-Steinhagen, H., Heck, K. (1986). A Simple Friction Pressure Drop Correlation for Two-Phase Flow in Pipes. Chemical Engineering Process, 20, 297-308.
17. Souza, A. L., Chato, J. C., Wattelet, J. P., Christoffersen, B. R. (1993) Pressure drop during two-phase flow of pure refrigerants and refrigerant-oil mixtures in horizontal smooth tubes. 29th National Heat Transfer Conference, ASME-HTD-243, ASME, New York, 35-41.
18. Haraguchi, H., Koyama, S., Fujii, T. (1994) Condensation of refrigerants HCFC22, HFC134a and HCFC123 in a horizontal smooth tube (1st Report, Proposals of Empirical Expressions for the Local Frictional Pressure drop). Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, 60, 2117-2124.
19. Wang, C.-C., Chiang, C.-S., Lu, D.-C. (1997) Visual observation of two-phase flow pattern of R-22, R-134a, and R-407C in a 6.5-mm smooth tube. Experimental Thermal and Fluid Science, 15(4), 395-405.
20. Chen, I.Y., Yang K.-S., Chang Y.-J., Wang C.-C. (2001) Two-phase pressure drop of air-water and R-410A in small horizontal tubes. International Journal of Multiphase Flow, 27(7), 1293-1299.
21. Cavallini, A., Censi, G., Del Col, D., Doretti, L., Longo, G.A., Rossetto, L., Mathur, G.D. (2002b). In-Tube Condensation of Halogenated Refrigerants. 2002 ASHRAE Winter Meeting, Jan 13-16 2002, Atlantic City, NJ, Amer. Soc. Heating, Ref. Air-Conditoning Eng. Inc., 146-161.
22. Wilson, M.J., Newell, T.A., Chato, J.C., Infante Ferreira, C.A. (2003) Refrigerant charge, pressure drop, and condensation heat transfer in flattened tubes. International Journal of Refrigeration, 26(4), 442-451.
23. Jung, D.S., Radermacher, R. (1989) Prediction of pressure drop during horizontal annular flow boiling of pure and mixed refrigerants. International Journal of Heat and Mass Transfer, 32(12), 2435-2446.
24. Hossain, M. A., Afroz, H. M. M., Miyara, A. (2015). Two-phase frictional multiplier correlation for the prediction of condensation pressure drop inside smooth horizontal tube. Procedia Engineering, 105, 64-72.
25. Soliman, H.M., Schuster, J.R., Berenson, P.J. A General Heat Transfer Correlation for Annular Flow Condensation. Journal of Heat Transfer, Transactions of the ASME, 90(2), 267-276.
26. Fujii T. (1995) Enhancement to condensing heat transfer – new developments. Journal of Enhanced Heat Transfer, 127-137.
27. Koyama, S., Gao, L., Fujii, T. (1991) Enhancement of in-tube condensation of non-azeotropic refrigerants mixtures with a microfin tube. Proceedings of the XVIII-th International Congress of Refrigeration, Montreal, Quebec, Canada, 10-17 August 1991, 142-156.
28. Cavallini, A., Censi, G., Del Col, D., Doretti, L., Longo, G. A., Rossetto, L. (2001) Experimental investigation on condensation heat transfer and pressure drop of new refrigerants (R134a, R125, R32, R410A, R236ea) in a horizontal smooth tube. International Journal of Refrigeration, 24(1), 73-87.