GAS-LIQUID FLOW VOID FRACTION PHASE PATTERN IDENTIFICATION USING SLIPPAGE NUMBER. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS Thesis JABER ALYAMI 201553450 final .pdf Restricted to Repository staff only until 15 August 2024. Download (2MB)

Arabic Abstract

يعد توصيف ونمذجة التدفق متعدد المراحل ظاهرة علمية وهندسية معقدة تتضمن العديد من المتغيرات المترابطة. يعتبر إدخال رقم بدون أبعاد لفهم تدفق الغاز والسائل بمثابة تقدم كبير نحو إدارة وتعزيز مجال التدفق متعدد الأطوار. تم تقديم الرقم بدون الأبعاد المعروف باسم SL (رقم الانزلاق) لأول مرة في المرجع [1]. يتم تعريفه على أنه النسبة بين الفرق في قوى الجاذبية تحت ظروف الانزلاق وعدم الانزلاق وقوة القصور الذاتي للغاز. تشير الأدلة التجريبية إلى وجود علاقة بين Frm (رقم خليط Froud) و SL ، بناءً على مجموعة بيانات شاملة. تنتج العلاقة بين SL و Frm منحنى واحدًا متماسكًا يمكن استخدامه لفهم ديناميكيات تدفق الغاز والسائل. تؤسس هذه الدراسة ارتباطًا عدديًا بين SL وثلاثة متغيرات ثم تتحقق من العلاقة التجريبية بين SL وهذه المتغيرات الجديدة من خلال تجربة التدفق الرأسي للغاز والسائل [2]. إن استخدام Vslip (سرعة الانزلاق) ، و Frm (رقم خليط Froud) ، و الرقم بدون الأبعاد Frslip (رقم انزلاق Froud) قد مكنت من تفعيل SL. ومع ذلك ، فقد أظهرت جميع العلاقات أنماطًا متطابقة مع السلوك المصدر ، وأظهرت سلوكًا متطابقًا تقريبًا كما هو موضح في المرجع [1]. تم الحصول على المتغيرات Vslip و Frm و Frslip من خلال الاستفادة من خصائص حالة السوائل والخصائص الهندسية والبيانات التجريبية. ساهمت هذه العملية في تعزيز مستوى الغاز، وبالتالي تسهيل تحديد أنماط التدفق والكسور الفارغة. تحدد الدراسة الحالية ارتباطًا كميًا بين أرقام خلط SL وFroud في سياق التدفق الرأسي للغاز والسائل وعلى 2412 بيانات تجريبية من عشرة أبحاث تجريبية مختلفة بأقطار أنابيب مختلفة وزوايا أنابيب وصفات موائع مختلفة. بعد ذلك، يتم استخدام العلاقة المقترحة للتحقق من فائدتها في الممارسة. تم استخدام البيانات التجريبية لإنشاء ارتباط محسن داخل نموذج تدفق الانجراف، وتم تأكيد صحتها. تقدم هذه الأطروحة منهجية للتنبؤ بنسبة الغاز في التدفق الفقاعي والحلقي، باستخدام علاقة SL / Frm. تتم أيضًا مناقشة قيود هذا النهج، جنبًا إلى جنب مع السبل المحتملة لمزيد من البحث والتطوير

English Abstract

The characterization and modeling of multi-phase flow is a complex scientific and engineering phenomenon that involves numerous interrelated variables. The introduction of a novel dimensionless parameter for comprehending gas-liquid flow is regarded as a significant advancement toward managing and enhancing the field of multiphase flow. The dimensionless parameter known as SL (Slippage number) was first introduced in literature [1]. It is defined as the ratio between the difference in gravitational forces under slip and no-slip conditions and the inertial force of the gas. Empirical evidence suggests that there is a correlation between Frm (Froud mixture number) and SL, based on a comprehensive dataset. The relationship between SL and Frm yields a single, coherent curve that can be used to understand the dynamics of the gas-liquid flow. This study establishes a numerical correlation between SL and three variables and subsequently verifies the empirical relationship between SL and these new variables through vertical gas-liquid flow experimentation [2]. The utilization of Vslip (slip velocity), Frm (Froud mixture number), and a newly introduced dimensionless parameter Frslip (Froud slip number) have enabled the functionalization of SL. Nevertheless, all the relationships have demonstrated identical patterns with SL, exhibiting almost identical behavior as depicted in reference [1]. The parameters Vslip, Frm, and Frslip have been obtained through the utilization of fluid condition properties, geometric properties, and experimental data. This process has contributed to the enhancement of the SL, thereby facilitating the identification of flow patterns and void fractions. The present study establishes a quantitative correlation between the SL and Froud mixing numbers in the context of vertical gas-liquid flow and on 2412 experimental data from Ten different experimental research with various pipe diameters, pipe angles, and fluids parameters. Subsequently, the proposed relationship is employed to verify its usefulness in practice. The experimental data have been utilized to generate an enhanced correlation within the drift flux model, and its validity has been confirmed. This thesis presents a methodology for predicting the void fraction in bubbly and annular flow, utilizing the SL/Frm relation. The limitations of this approach are also discussed, along with potential avenues for further research and development.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Research > Engineering Mechanical Petroleum
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Alsarkhi, Abdelsalam
Committee Members:	Alhems, Luai and Bahaidarah, Haitham
Depositing User:	JABER ALYAMI (g201553450)
Date Deposited:	16 Aug 2023 08:10
Last Modified:	16 Aug 2023 08:11
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142478