Dieser Artikel behandelt die Schwallströmung in Rohren. Schwallströmung ist ein Muster einer Zweiphasenströmung, genauer gesagt einer Flüssigkeits-Gas-Strömung. In diesem Muster bewegt sich die leichtere Flüssigkeit kontinuierlich schneller, die auch Gasblasen enthält.
Eine Schwallströmung kann Druckschwankungen innerhalb einer Rohrströmung verursachen. Normalerweise wird die schwerere Flüssigkeit als Schnecke bezeichnet, die sich langsamer bewegt. Aber wir können die Blasen leichterer, sich schnell bewegender Flüssigkeiten auch als Schnecke bezeichnen. In diesem Artikel werden wir uns ausführlich mit der Schwallströmung befassen.
Was ist ein Schwallstrom?
Eine Schwallströmung ist ein Muster, das in einer Zweiphasenströmung entsteht, bei der sich die leichtere Flüssigkeit schneller bewegt und die disperse Gasblase entlangschiebt.
Der Begriff Slug bezieht sich auf schwerere Flüssigkeiten, die sich langsam bewegen. Aber wir können diesen Begriff auch für leichtere Flüssigkeiten verwenden, die sich schnell bewegen. Schwallströmung tritt in einer Zweiphasenströmung auf, insbesondere in einer Flüssigkeits-Gas-Strömung. Durch diese Schwallströmung werden die Druckschwingungen im Rohr verursacht. Lassen Sie uns in weiteren Abschnitten dieses Artikels mehr über diesen Fluss studieren.
Bildnachweis: MichaelFYP, Schwallströmung, CC BY-SA 4.0
Was ist Schwallbelastung in Rohrleitungen?
Schwallbelastung in Rohrleitungen bezieht sich auf die Belastung, die durch Schwallströmung innerhalb des Rohrs ausgeübt wird. Die Schwallströmung ist gekennzeichnet durch eine intermittierende Abfolge von Flüssigkeitsschwällen, denen dann längere Gasblasen folgen, die durch das Rohr strömen.
Wie im obigen Abschnitt besprochen, bezieht sich Slug normalerweise auf schwere Flüssigkeiten, die sehr langsam fließen. Aber hier können wir uns auf eine leichtere Flüssigkeit beziehen, die eine schnelle Bewegung hat. Aufgrund von Schwallströmungen können Druckschwankungen im Rohr auftreten.
Schwallströmung in horizontaler Rohrleitung
Wenn der Flüssigkeitsstrom in einer horizontalen Rohrleitung stattfindet, kann die resultierende Schwallströmung als Schwallströmung in einer horizontalen Rohrleitung bezeichnet werden.
Um die Belastung durch die Schwallströmung in einer horizontalen Rohrleitung zu berechnen, müssen wir verstehen, dass sie von wenigen Faktoren abhängt. Diese Faktoren sind Durchmesser des Rohrs, Querschnittsfläche des Rohrs, resultierende Kraft, Biegewinkel (bei einem horizontalen Rohr ist der Winkel Null) und die Länge des Rohrs. Wir werden uns im nächsten Abschnitt mit der Formel zur Berechnung der Slug-Lasten befassen.
Schwalllastformel in horizontaler Rohrleitung
Wir haben über die Schwallströmung in horizontalen Rohrleitungen und die Faktoren, von denen die Belastung abhängt, gesprochen. Im folgenden Abschnitt besprechen wir die Formel, die erforderlich ist, um die Stoßlast in horizontaler Richtung zu ermitteln.
Die Formel für die Schwallbelastung in einer horizontalen Rohrleitung ist unten angegeben:
Woher,
D ist der Rohrdurchmesser
A ist die Querschnittsfläche des Rohres
L ist die Länge des Rohres
Theta ist der Biegewinkel
F ist die resultierende Kraft
Schwallströmung in senkrechten Rohren
Wenn das Rohr, in dem die Schwallströmung stattfindet, vertikal ist, wird die resultierende Strömung als Schwallströmung in vertikalen Rohren bezeichnet.
Die Schwallbelastung in senkrechten Rohren hängt von verschiedenen Faktoren ab. Diese Faktoren sind Durchmesser des Rohrs, Querschnittsfläche des Rohrs, Länge des Rohrs, Biegewinkel (bei einem vertikalen Rohr beträgt der Winkel neunzig Grad), resultierende Kraft. Im nächsten Abschnitt besprechen wir die Formel zur Berechnung von Schwallbelastungen in vertikalen Rohren.
Stoßlastformel für vertikales Rohr
Die Faktoren, von denen die Schwallbelastung abhängt, werden im obigen Abschnitt erörtert. Nun werden wir die Formel diskutieren, die zur Berechnung der Stoßlast verwendet wird.
Die Formel für die Schwallbelastung in vertikalen Rohren wird im folgenden Abschnitt erläutert.
Woher,
D ist der Rohrdurchmesser
A ist der Querschnitt des Rohres
L ist die Rohrlänge
Theta ist der Biegewinkel
Schwallströmung in geneigten Rohren
Wenn das Rohr, durch das die Schwallströmung stattfindet, dann die resultierende Strömung als Schwallströmung in geneigten Rohren bezeichnet wird. Wir werden sehen, von welchen Faktoren die Schwallbelastung in geneigten Rohren abhängt.
Die Schwallbelastung hängt von den gleichen Faktoren ab wie die von senkrechten und waagerechten Rohren. Diese Faktoren sind Durchmesser des Rohrs, Querschnittsfläche des Rohrs, Länge des Rohrs und Neigungs- oder Krümmungswinkel. Im nächsten Abschnitt besprechen wir die Formel zur Berechnung der Schwallbelastung in geneigten Rohren.
Stoßlastformel für geneigte Rohre
Die Slug-Load-Formel hängt von einigen Faktoren ab und diese Faktoren werden bereits im obigen Abschnitt diskutiert. In diesem Abschnitt verwenden wir diese Faktoren und entwickeln eine Formel zur Berechnung der Schwallbelastung in geneigten Rohren.
Die Stoßlastformel ist im Abschnitt unten angegeben.
Woher,
D ist der Rohrdurchmesser
A ist der Querschnitt des Rohres
L ist die Rohrlänge
Theta ist der Biegewinkel
Wie vermeidet man Schwallströmung in Rohren?
Schwallströmung kann Druckschwankungen im Rohr erzeugen. Schwallströmungen können zwar durch bestimmte Maßnahmen vermieden werden. Diese Maßnahmen werden im nächsten Abschnitt besprochen.
Die folgenden Methoden können verwendet werden, um Schwallströmung in Rohrleitungen zu vermeiden:
- Verwendung eines Tiefpunktabflusses oder Bypasses
- Reduzieren der Liniengrößen auf das von der zugelassene Minimum Druckabfall
- Die Anordnung der Rohrströmung so halten, dass sie vor der Rohrströmung schützt.
Pfropfenströmung vs. Schwallströmung
Der Unterschied zwischen den beiden ist nicht so groß, dass wir dafür eine Differenzierungstabelle benötigen. Beide Flüsse sind eigentlich sehr ähnlich und haben ähnliche Bedeutungen.
Der einzige Unterschied zwischen einer Pfropfenströmung und einer Schwallströmung besteht darin, dass sich die Blasen in der Pfropfenströmung langsamer bewegen als die Blasen in der Schwallströmung. Außerdem ist die Größe der Blasen in der Pfropfenströmung kleiner als die Größe der Blasen in der Schwallströmung.
Beispiele für Schwallströmung
Die folgende Liste zeigt die verschiedenen Orte, an denen Schwallströmung verwendet wird.
- Förderung von Kohlenwasserstoffen in Bohrlöchern und deren Transport durch Pipelines.
- In geothermischen Kraftwerken zur Erzeugung von Dampf und Wasser.
- Sieden und Kondensieren von Flüssigkeitsdampfsystemen von Wärmekraftwerken.
- Zur Kühlung des Kerns von Kernreaktoren in Notsituationen.
- In chemischen Reaktoren, um Wärme und Masse zwischen Gas und Flüssigkeit zu übertragen.
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