تدفق مرحلتين في الأنابيب: ماذا ، أنواع ، أنابيب مختلفة


تتناول هذه المقالة تدفق مرحلتين في الأنابيب. المراحل تمثل حالة المادة. في تدفق مرحلتين ، يحتوي التدفق على حالتين من المادة بشكل أساسي الغاز والسائل.

في هذه المقالة سوف ندرس كيف يحدث التدفق على مرحلتين في الأنابيب. انتقال الحرارة المرتبط بتدفق مرحلتين. سنناقش أيضًا تصميم الأنابيب التي تخضع لتدفق مرحلتين. دعونا نبدأ مناقشتنا بتعريف تدفق مرحلتين.

ما هو تدفق مرحلتين؟

كما يوحي الاسم ، فإن التدفق ثنائي الطور هو نوع من التدفق تشتمل فيه المحتويات التي تتدفق على حالتين من المادة بشكل أساسي الغاز والسائل.

يمكن أن يحدث التدفق ثنائي الطور في العديد من الأشكال مثل التدفقات الانتقالية من السائل النقي إلى الحالات الغازية النقية ، والتدفقات المنفصلة وكذلك التدفقات المشتتة على مرحلتين. في مرحلتين مشتتة ، توجد تدفقات على الطور في شكل فقاعة أو جسيمات أو قطرات في شكل ناقل.

تدفق مرحلتين في الأنابيب
الصورة: أنماط تدفق مرحلتين

صورة ائتمانات: رودولف هيلموثتدفق على مرحلتينCC BY-SA 4.0

أمثلة على تدفق مرحلتين

في أنظمة الطاقة واسعة النطاق ، تمت دراسة تدفقات مرحلتين بدقة. فيما يلي الأمثلة أو التطبيقات التي يلعب فيها التدفق على مرحلتين دورًا حيويًا للغاية في عملية التصميم.

  • المراجل - يمر الماء المضغوط عبر أنابيب ساخنة ويتحول هذا الماء إلى بخار أثناء مروره عبر الغلاية. يغير المرجل مرحلة الماء السائل. أثناء تحول الطور ، سيحتوي الأنبوب على تدفق مرحلتين مما يعني أن مرحلتي الغاز والسائل سوف تتعايشان.
  • المفاعلات النووية - في المفاعلات النووية ، يتم استخدام تدفق مرحلتين لإزالة الحرارة من قلب المفاعل. في قلب المفاعل ، يتم حرق الوقود. الوقود المستخدم بشكل عام هو U-235.
  • التجويف - في المضخات ، عندما يكون ضغط التشغيل مساويًا تقريبًا لضغط بخار السائل ، فإن أي زيادة في الضغط ستؤدي إلى غليان موضعي. تسمى ظاهرة الغليان الموضعي هذه باسم التجويف.
  • التحليل الكهربائي- التحليل الكهربائي هو تقنية تستخدم التيار المباشر (DC) لإجراء تفاعل غير تلقائي.
  • سحاب - لقد رأينا جميعًا السحب في السماء. وهي عبارة عن رذاذ يتكون من كتلة مرئية من السائل والقطرات والجزيئات المجمدة الأخرى العالقة في الغلاف الجوي.
  • تدفق المياه الجوفية - المياه الجوفية هي المياه التي تتدفق تحت سطح الأرض. يستخدم تدفق مرحلتين لدراسة حركة الهواء والماء في التربة.

خصائص تدفق مرحلتين

تخبرنا القائمة أدناه عن خصائص تدفق مرحلتين:

  • جميع المشاكل الديناميكية تكون غير خطية بسبب التوتر السطحي.
  • عند درجة الحرارة والضغط القياسيين ، يختلف الفرق بين الكثافات بمقدار 1000 للهواء والماء.
  • تتغير سرعة الصوت أثناء المرور بتغيير الطور. تدخل التأثيرات القابلة للضغط في اللعب.
  • تغيرات المرحلة ليست في حالة توازن ولا تحدث بالضرورة.
  • يمكن أن تسبب قطرات الضغط التي يسببها التدفق مزيدًا من التغيير في الطور في النظام.
  • يمكن أن تؤدي التدفقات على مرحلتين إلى مواجهة عدم استقرار نوع المقاومة السلبي.

أنواع التدفق على مرحلتين

تعتمد أنواع التدفقات ثنائية الطور على حالة المادة الخاصة بالمحتويات المشاركة في التدفق. يتم إعطاء أنواع تدفق مرحلتين في القائمة أدناه-

  • سائل - تدفق سائل - في تدفق السائل السائل ، تشتمل محتويات التدفق على نوعين مختلفين من السائل غير القابل للامتزاج. الحل هو أن يطفو سائل على سائل آخر بسبب الاختلاف في الكثافة وعدم القدرة على تكوين أو كسر الروابط.
  • تدفق الغاز والسائل - في تدفقات الغاز السائل ، تتواجد قطرات الغاز على سطح السائل. تتحرك هذه القطرات أسرع من السائل مما يؤدي إلى تدفق سبيكة.
  • التدفق الغازي الصلب- التدفق الغازي الصلب كما يوحي اسمه يحتوي على جزيئات صلبة معلقة في الغاز. تخلق هذه الجسيمات الصلبة عملًا كاشطًا. على سبيل المثال ، الشوائب كبيرة الحجم الموجودة في الهواء هي مثال على تدفق الغاز الصلب.
  • تدفق السائل الصلب- يحتوي تدفق السائل الصلب على جزيئات صلبة معلقة في تيار سائل. لا تختلط الجسيمات الصلبة مع السائل. هم غير قابل للامتزاج.

تدفق مرحلتين في الأنابيب الرأسية

تدفقات مرحلتين في الأنابيب العمودية تشير إلى التدفق التفاعلي لمرحلتين متميزتين في واجهات مشتركة. كل واحد منهم لديه كتلته الفردية وحجمه.

لحساب معدل التدفق في الأنبوب الرأسي ، يجب استخدام الصيغة الواردة أدناه -

أين،

H هو ارتفاع التفريغ

س هو معدل التدفق

K هو المعامل الذي يتراوح بين 0.87-0.97

D هو قطر الأنبوب

نظم تدفق مرحلتين في الأنابيب الأفقية

يمكن أن تختلف أنظمة التدفق في الأنابيب الأفقية حسب درجة الحرارة و هبوط الضغط داخل الأنبوب. في القسم التالي سنناقش أنظمة التدفق والأنماط الموجودة في أنبوب هورزيونتال لتدفق مرحلتين.

في مرحلتين يتدفق داخل أنبوب أفقي، والأنماط التي لوحظت هي - تدفق شمبانيا ، وتدفق متموج طبقي ، وتدفق سبيكة ، وتدفق متقطع ، وتدفق طبقي ، وتدفق سدادة ، وتدفق حلقي ، وتدفق ضباب. يمكن ملاحظة أنواع أخرى من الأنماط اعتمادًا على نطاقات درجات الحرارة الخاصة ونطاقات الضغط.

مرحلتين تدفق ونقل الحرارة

لا يحدث انتقال الحرارة بالضرورة بين مادتين من نفس المرحلة. لكن الحرارة يمكن أن تنتقل بين حالتين مختلفتين من المادة أيضًا.

بشكل عام في المبادلات الحرارية ، يتم استخدام تدفق السائل والسائل لنقل الحرارة. في تدفقات مرحلتين ، تختلف درجة حرارة كلا المكونين ونأخذ في الاعتبار متوسط ​​درجة الحرارة وضغط التدفق.

انتقال الحرارة في المبادلات الحرارية

في المبادلات الحرارية ، يتم نقل الحرارة بين مائعين بحيث يسخن مائع العمل أو يمتص الحرارة من السائل المتدفق في النظام.

تستخدم المبادلات الحرارية في العديد من التطبيقات مثل محركات الصواريخ ، أبراج التبريدوالسترات المائية والسخانات وما إلى ذلك. الغرض الرئيسي من المبادلات الحرارية هو تسخين أو امتصاص الحرارة من السائل المتدفق في النظام. في بعض الأحيان قد يكون من الضروري تسخين السائل وقد تكون هناك حاجة في بعض الأحيان لتبريد السائل. في بعض الأحيان يتم امتصاص الحرارة الكامنة فقط مما يعني أن درجة حرارة السائل في النظام تظل كما هي ولكن فقط تحول الطور يحدث.

ابهيشيك

مرحباً .... أنا أبهيشيك خامبهاتا ، لقد تابعت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. طوال أربع سنوات من عملي في الهندسة ، قمت بتصميم وطيران طائرات بدون طيار. موطن قوتي هو ميكانيكا الموائع والهندسة الحرارية. استند مشروعي في السنة الرابعة إلى تحسين أداء المركبات الجوية غير المأهولة باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية. أود التواصل مع الأشخاص ذوي التفكير المماثل.

آخر المقالات