MUC
LUC
MÒ DAU 1
Chucfng
I . TÒNG
QUAN '
4
1.1.
D()ng
chày nhiéu
pha 4
1.2.
D()ng chày hai pha
dàu-nuóc
trong
dng
nàm ngang 6
Chuong
II. CÀC
PHirONG PHAP
MÒ PHÒNG LY
THUYÉ'T
CRUYÉN
DÓI
19
CAU TRÙC
DÒNG 2 PHA
DAU-NUÓC
TRONG
ONG
NÀM
doi sang
c;tu
Iruc
dang phan Uin Do/w va Dw/o 23
11.6.
Chuyén ddi giiJa
cau
Iruc
dang
phAn
tàn hoàn toàn
nuóc
Irong dau va dang phan
làn
hoàn toàn
dfìu
trong
nuóc
25
(Dw/oc^Do/w) .
11.7.
Xàc dinh
diéu kièn chuyén dói
càu
Iruc tir
dang phan tàn dàu 26
trong nuóc sang dang
phàn
tàn nuóc Irong dàu
Chuong IH. XÀY
Phàn
(fch
va
(òng
hpp ket
qua
do 36
ChU(tng
V.
NIIÀN XRT DANII
GIÀ KET QUA 56
, V.
1.
Vàn de so
lièu
do 56
V.2.
Theo vi
uf lir(Tng
dói
cùa
càc
vùng
càu
triìc
57
V.3
Gi()i
han
bièn
xuàt.
Càc pha khàc nhau
co
tfnh chà't
khàc nhau. Trong qua trình chuyén dòng,
chiù ành huong
cùa nhiéu
tàc dòng
nhif làc
dòng cùa ma sàt, cùa trong
lue,
cùa
lue
cang bé màt va nhiéu
yeu tó khàc, càc thành phàn cùa dòng chày
vùa
co xu the hoà tron vào
nhau,
lai
co
xu the
[iliAn ly
chia tàch
de
tao thành càc màng dòng chày rièng
bièt.
Hình
thài phan bò' càc pha trong dòng chày, gpi
tàt
là càu
su quan
làm
cùa nhiéu nhà
ngliièn
cuu
Irèn ihe
giói. Tuy nhién. cho tói
nay.
càc nhà khoa hoc vàn chua
dira
ra dupe
mól
phuong phàp chung, thóng nhat cho phép chùng ta
co ihé
du
doàn
chfnli
xàc càu trùc dòng chày
va
càc
ihòng
so
qua
trình ly hoà
lièn
quan.
llnrc
nghièm, (rong
tiiróng
hpp này, là chìa
nghièm
dóni:
chàv
nhiéu pha.
Nhutig
do dòng chày nhiéu pha
rat
da dang
ve
chùng
Ioai.
phùc lap
(rong nghièn
ci'ru,
do dac
va
quan
sài.
mòi phòng
ihf
nghièm.
mòi
mò hình
duoc
hip
dal
ihuóng
giói han pham
\i
nghièn
lliiét
bi va càc
kèl qua
thf nghièm
dòng chày nhiéu pha cùa Phòng thf nghièm Mò
plióng Ca
hoc Mòi
IrUÓng
lièn
lue
de
"Xàc
dinh diéu
kién
hinh
(liành va tón
fai lóp nuóc sàt day
frong
dòng ben
pha
dau-nuóc chiiyen
dòng trong óng thép
nani
ngang"".
Nhiem vu
duoc dal ra
llieo
yèn càu
vaii hànli
an
-
Mó dàu: Nèu ly do
clipn de
lai,
dói
lupng va
pham vi nghièn cùu, y
ngliìa
khoa hoc
\'à lime
(ièn
t
ùa de (ài.
-
CliU(yiig
I.
l'ong
(pian lình
hình nghièn cùu
dnng
chày nhièu pha (rong óng.
Cini li"{ing gifVi ihièu
càc nghièn cùu va
kèì cpia
dà còng bó lièn
tpian
dèn
dòng chày
hai
pha
phàp nghièn cùu:
(Iure
nghièm va c(')
kièm da so
s;iiili
kèl
cpiii
(hu dupe
vc'à
eàc kèl
tpi;i Ifnh
loàn
va lliUc
nghièm
khàc.
-
Chu'o'iig
2:
(ÌMM
ihicii
MKII
^Ò
còng
lluìc
xàc-
dinh càu
Inic (innu hai |ilia
dau
nU('ve
Iroiiii:
Trnih bay so Itèu di)
VA
eiic kèì tpui
xu ly
so do.
Day
là càc
kél
qua chù yeu cùa
luan
vàn.
- Chuong 5: Dành
già
két qua thuc
nghièm.
- Phàn két luan: Tom
tàt
két qua
va kién
nghi.
- Phu lue: Càc còng trình dà còng
bò
lièn
tpian
dèn
de
lai eua luan
vàn
- Tài lièu tham khào.
Chiroiig
thành phàn dòng chày: dòng hai pha, ba pha ; theo bàn
ihè
càc pha: dòng
lóng-lóng,
lóng-khf-lóng
hay
khf-hat
làn
Dòng chày nhièu pha dupe nhiéu nhà khoa hoc, nhiéu phòng
ihf
nghièm
(pian (àm
nghièn cùu. Nliùng nàm gàn day,
ihuóiig
xuyèn
c('i liòi lliao
t|uòc
le
chuyén ve
dong chày nhiéu pha:
Nhàl
Bàn
(1991,
1995), Anh (1992), Due
(1997),
Phàp
(1998,
2(KÌ())
va ràì
nhiéu còng
l(VÌ
nay, càc nhà khoa hoc vàn chua
dira
ra
dune mòi
[ihuo'ng [ihàp
chung. dù
lin
cay
elio
phép xàc dinh chfnh xàc càu
liùc
dong
ella)'
va t]uan he giùa
càc thòng
so
nhu (oc dò dòng. toc dò pha.
lón
hao àp
suàt,
càu
Irùc
dòng
Do
quan he giùa càu (rùc vói càc thòng
so
dòng chày
nhiéu pha
cpi;i
càc diéu kièn cùa dòng chày. Nhó mò hình. chtìng (a
c(i
du diéu
kicn
ihói
gian
de cpian
sài.
ghi nhàn dù lièu
dìing [iliàn
(fch
dàiili gui nini che
dn
dòng chày
va
su
biè'n
dòng cùa
nò
khi
co
thay
dói
mot vài diéu
kién
cùa dòng.
Quan trong
hctn,
nhó thuc
nghièm,
A.Valle
cho
thày:
ben canh càc nghièn
cùu ly
thuyèì,
nhiéu còng trình nghièn cùu dòng chày nhiéu pha dùng phuong
phàp nghién cùu thuc nghièm, hoàc dùng càc két
qua
thuc nghièm de hièu
chinh
càc tham so cùa mò hình toàn. Noi dung nghién cùu chù yéu góm:
1.
Càu Irùc dòng chày.
2.
Ton hao àp suàt.
3.
Kfch tliuóc
va phàn bó kfch thuóc
hai.
4.
Dièu kièn òn dinh trang
ihài
dòng chày.
5.
Su chuyén pha
va
diém chuyén pha
Tiong
d('ì, xàc dinh càu trùc dòng chày là noi dung ed bàn va duoc
(liuc
hièn).
Tfnh phùc (ap
va
dò
kli(i
(rong ly
ihuyél
mò phòng va
ihuc
nghièm xàc
dinh càc
(ùili
chat cùa dòng nhiéu pha
kliàng
dinh su càn
thiél
cùa vièc hop tàc
iiiùa
càc nhà khoa hoc
\'à tèi
chùc
nghièn
cùu
ve
dòng chàv.
Khòn^
mot
cà
nhàn hay
so
dòng chày
va
su tón lai
cùa dòng
nuac day
óng.
1.2
Dòng chày hai pha
driu-iiuóc
(rong óng
nani
ngang.
Khàc
Viù
dòng hai pha
khf-lóng,
so
lupng còng trình nghièn cùu
de
càp
dén dòng hai pha
lòng-h'uig
nói chung va dòng hai pha
df\u
nuóc
Irong
ong
ngang
IK'IÌ
ly Irpng cùa hai
pha
dàu-nii('rc klioàng
0.7-1.1
con
cùa hai
[>lia
khf-lóng là 0.2 hay nhó
h(yn
tuy
{\p
suàì Irong dòng. Tàc dòng cùa Irpng
luc,
quàn
Ifnh
Ièn pha khf va
pha
long
Irong dòng hai pha khf-lóng khàc
liàn
nhau so vói làc dòng Ièn
hai pha
ciing
là pha long Irong dòng hai pha
lòng-hnig.
•t*
Pha khf
nlic
h(yn,
\'à
IIIKÌI
dàu/nU('tc
klioàng 0.3-10').
Hcm
mìa, dàu
ihuóng
là pha nhe nhung
co ihé
c(>
dò
iihol
an)
\uin
pha
nuùc
là pha nàng
h(tn.
•!• CVic
phàn dì h'mg
c()
xu
Ihè
tu co
ciim
thành
gipl
càu manh
\nin
càc phàn
liV
Vi
eàc diém khàc
biél
ké trèn. nhiéu két qua nghièn cùu thuc nghièm cùng
nhu tfnh toàn dùng trong
he
hai pha khf - long dà khòng thè àp dung cho
he
dòng hai pha lóng-lóng.
1.2.1
Gnu (rùc dòng chày
Dàc
Innig
co bàn cùa he nhiéu pha nói chung, he hai pha dàu-nuóc nói
riéng là tón lai càc càu trùc dòng chày khàc nhau phu
ihupc
vào nhiéu tham so
vat
ly,
hình hoc cùa he. Càc dàc tfnh dòng
ihuòng rat
phu
ihuòc
vào càu trùc
dòng. Cho nèn, phàn tfch càu trùc dòng chày
luòn
thu hùt su quan làm chù y
cùa càc nhà nghién cùu dòng nhiéu pha.
Co
nhièu mò là phàn
1.2
Irình bay
mot kiéu phàn
Ioai
chi tiét càc càu trùc dòng hai pha
lóng-lóng
lixìng
óng nàm ngang dupe nhiéu nhà khoa hpc chàp nhàn [6]:
a/ Phàn
làng
rièng bièl dàu
-
nuóc (ST).
b/
Phàn làng cùa 2 lóp rièng bièl
vóti
màt ngàn càch bi xào
liòn
(SM).
e/
Phàn
l;ìng
cùa 2 lóp hòn hop dàu Irong
nU(tc va
nuóc
(Do/w&w)
.
d/ Phàn làng cùa 2 lóp hòn hpp
nuac
trong dàu
day.
i/
1
loàn toàn phàt
tàn dàu
trong nuóc (Do/w).
j/
Hoàn loàn phàt
tàn
nuóc trong
dàu
(Dw/o).
k/ Dòng chày
lòi
vói
loi
là dàu,
vành ngoài
là
nuóc (ANw).
1/
Dòng chày
lòi vói lòi là
nuóc, vành ngoài
là dàu
(ANo).
m/ Dòng chày
lòi
vói lòi là hòn hpp
nuóc trong
hoàc dang
càu
(gipt)
cùa dàu
tiong
nuóc
(SLo
hoàc
Bo).
r/
Càc "lòi dan"
dang
dai
hoàc dang
càu
(gipt)
cùa
nuac trong
dàu (SLw
hoàc
Bw)
Tong
kèl cùa
A.Valle
[3] dói vói
dòng chày
dàu-niròtc
trong duóng
óng
nàm ngang
nhól
va
s^uc
canti
bé màt dèn càu
trùc
dòne
chàv.
Bà chi rò:
•
Khi
tàlli:
difóng kùih
òng'.
vùng dòng chày làng giàm; vùng phàt
tàn
\n-<\n
phàn làng.
,
•
Càu (nic
th"MU'
chily
trong
càc óng làm
bang vài
lièu khàc nhau khòng
lùónii
nhau
(Ilình
199f^.
dùng
tlÀii
P.xxoi
80
va
nuóc.
óng co
diiòng ki'iih
1
inch.
bang liiép
va
thuy linh hùu ca
[3]
dàu, nU(Vc va ty
le
pha, so vói óng thuy linh hùu cO
(acrylic),
su phàt làn
càc
hai long
cùa dòng chày trong óng thép déu
hctn;
toc dò
bài
dàu xuàt
hièn dòng chày hón hpp thàp hon (khoàng 1.3 m/s Hong óng thép, khoàng
1.7 m/s Irong óng thuy linh hùu co). Rat khó
de
l*)]
xày dung hièu
tló
càu
Irne
cho dòng chày
tnìiig
càc
ò'ng thép
c()
duóng kfnh 4Imm. 254mm,
su
dung nhièu Ioai dàu
co
dò
nhai
khàc nhau: Mewes D. . M. Nadler
[8,
19]
su dung óng thuy tinh nhua
(perspex),
duòng
kfnh óng 23,8mm
va
59mm;
Hewiu
G.F (2{)| nghièn cùu
càu
Irùc
dòng chày 2 pha dàu-nUÓc chày trong càc óng thép va
ihàv
càn (rùc
h^ai
dòng này khòng gióng càu
Irùc
càc dòng
lóng-kmg
nói chung.
Ilcrvieu
E.
va
Scleghim
Jr.P.
[10],
D.D.
Djainal
[15] va nhiéu làc
tua lìm phuoim
phàp xàc dinh càu trùc dòng chày thòng qua nhàn dang su
bièn dòng cac
lin
hièu dàu do
làp
trèn vàch óng (do
Irò
khàng,
do àp
suàì ).
Hình
1.6.
nhcrt
phu
ihuòc
ty
le
càc pha dàu
nin'tc
này
co
nhùng vùng thay doi dot ngòt. nhiéu khà nàng luong ùng vói diém
chuyén pha (xem hình
1.8,
19)
[3, 6].
*
Kich
thuóc va phàn bó
hqt
Co
su hình thành, phàn tàn va hòi tu càc
hai
long do càc tàc dòng ngàu
nhién
Irong
dòng chày. Hình
LIO
[3] trình
bay
phàn bó kfch thuóc
D^2
càc
hai long
cùa
mot
pha vào pha khàc, tao thành dòng
thè
nhù
luang.
Co mot
ly
le
pha,
v(ti
su thay dói
nhb
cùa dièu kièn dòng chày (ly
le
dàu nuóc), càu
Irùc
dòng
cluiy
sé dot bién
lù
kiéu nhù dàu trong nuóc thành kiéu nhù nuóc
trong dàu hoàc ngUpc lai
dupe
gpi là diém chuyén pha. Diéu kièn chuyén pha
khà quan Irong, dupe nhiéu nhà khoa hpc quan tàm nghièn cùu.
0
a)
e. Phàt tàn dàu trong
nitóc va nu(ìc
trong dàu
fDw/o& DoAv
1.
Dòng
nu<ìc lr(^pg
dàu (w/o)
11
fa)
(cj
(e)
(g)
(i)
• - • • •
M
/
-?
^S^
•
to'
(q)
® ®
«z^
(1)
(n)
(P)
(0
IFinii
1.2
long khàc (kiéu nuóc
va
phàn tàn nuòre trong dàu Dw/o
8L
W)
Càc lóp
piiàt
làn
fPhàl
tàn nuóc trong dàu, phàt tàn dàu trong nuóc Dw/o &
Do/w;
c()
khà
nàn*^
co
mot (t
dàu
irèn dinh
hoàc
mot ft nu.ac du<TÌ
day) )
Plìàn
làn
Idàn
phan (Dw/o;
Do/wì
Dòni^
ch;u'
hình
xuvcn/lòi
12
a)
0.S
o
0.1
aa a»
0.4
et
o«
&r
o» 93
h)
-,
T-
Ì;
-fi
+ +
+ +
+
+
+ + +
+
+
+ +
+
*.
+ +
•*•
+
+
24.5mm
Vat lièu duóng óng: (a) thép; ( b) thuy tinh déo (plexiglass)
13
•)
I
10
p=0.898,
^1=21.8,
EOD=4.33
\
Do/w
a ST
• SM
A
Do/w & w
O
Do/v/
*
Dw/o &
Oo/w
•
Dw/o
3.01
0.1 1
>
Toc dò dàu
danii
dinh
]o [m/s]
Hình
:
0.8
t;>
1.0
Hình
1.5
Càu trùc dòng hai pha dàu nuóc trong ong thép
15
4.3
4.4
^
\
-o-
Dàu
bién
the & nuóc OD
39mm "^
Dàu&niTcfcvìa
OD 39mm
E
4.0
+ — Dàu & nuóc
via ID 62mm
-o Dàu&nu6cvia
ID
lOOmm
(—«
e
CJ
= 31.5 p
=
.35
D=5.9cm Eoo=21.6
(C)
Ti = -14
p
=
36
D =
4.1
era Eor,=
9.3
0 .2 .4 .6 .3 1. .0 .2 ,4
6-8
1. 0 .2 .4 .6 .3 1
Ty le nuóc Jw/J
Hình
1.7
Phàn vùng càu trùc dòng hai pha dan nuóc trong óng ngang
a/ong
thép
kèm
ò'ng thuy tinh dai (Guzhov
&.
còng su)
b/6ng
thuy linh hùu co pecpech (Nadler
e/ong
thép kèm ong thuy tinh hùu ca ngàn (Arirachakaran & còng su)
rC *
0 )
t(ì!/-ì
-
- . •
,1
f
^
! -
4
^000
^^
xo
%0
?,0
AO
ffò
tO
-ft
é)
Tv
le
nuóc J/Jw
[%]
0.6
:J.y
IO
Tv
le nuóc
J/Jw
^
L
0.0
'tu
;^ -^
ì
•0
>
e
rt>.
&
c
W/<5_.
i
0.7
0.^^
O.n
Tv
le
nuóc Jw/J
Hình
LIO Onòiìg
kinh
[).,
cùa cac giot
long
trong dòng
Imi
pha
JS
chat
vàt
ly cùa tùng dòng
chày ma
chua co nhiéu còng trình nghién cùu xàc dinh diéu
kién giói han
Ccfu
trùc dòng chày. Càc còng thùc chua bao quàt duac càc kiéu
dòng chày khàc nhau va con nhiéu han che.
N.Riauner
[6,
7],
A.Valle
|31
dà
trình hày
tU(tng
doi
day
dù va
co
he thòng nhiéu còng dure toàn hoc chn phép
xàc dinh nhiéu tfnh
chat
vàt ly cùa dòng chày hai pha
lòng-lòng
khòng hoà tan
va xàc dinh diéu kién chuyén
drfi
càu trùc cùa dòng chày.
driu
nuóc
tnìug
ong nàm ngang, nhung de tien trình
bay,
c-Ac
chi
so I duoc
su
dung thay cho càc
chi
so' goi tén dàu va 2 thay cho càc chi so
gpi
tén nuóc.
n.2.
Xàc dinh bé day dau,
mróc
trong dòng chày phàn tàng (ST)
De
nhàn
thà'y,
do
co
chénh
lech
tv trong, dàu nhe noi
lén
trén, nuóc
nàng chìm xuòng tao ra xu
thè
(hình
l.a.b).
C(')
ihé
xày dung càc
phucmg tiìnli
càn
bang
dòniz
luong cho dòng tùng pha cùa dòng chày
va
càc
phmrng
trình quan
he
19
khàc de xàc dinh kfch
ihuóc
càc l('vp
ehàì
long
[ihii ihuòc
lón hao àp
suàl.
toc
dò dòng chày , ty le càc pha dàu
FhU(mg
trình càn bang dòng luong
viéì
cho lùng pha:
k'rp
tròll
v;\
v;ìcli
(in)
hicn
licp xiic li'tp dirói
\'ì\
vacli
(m)
liicn
licp
xiif liiii l('r[i (in)
i\\^
siiilì (N/in")
infil
do
pli;i
I, l(Vp
iicii
(kg/m*)
iiuil
do
pila
2.
hip
dirai (kg/in')
mài
dò
pila
II.2,
suy ra:
PI
Pi
e
,V,
,V,
S,
S
•
(/',
/',
).e';in
0-0
Càc
lire
ma
sai diidc
xàc
(hiili li~r
càc
biC-ii
lln'rc
^^au:
(11 ^
./,A
Z
(II-4)
20
.^r,,^
(dàu)
1),
duóng
kùih
thuy
lue ìap du(U (iiU(Vc)
C,, C\.
Il,
va
11^
là
Cile ho
so. phu
ihiioc
dòng chày càc pha (tàng,
dò
nhol
dòng hoc cùa
chat
long,
(dòng eliàv
h'fp:
C,
-
(\
=lò
n, -
n.
= 1
; dòng chày ròi:
U|>u,
va
(,
= \\ klìi
u^>ii
D.
4S,
1\
khi
u, ^
u
(11.7)
(11.8)
(11.*^)
Ho sung
càc
phuo'ng Irình
(pi;in
he
pini lliuòc
giù;!
dicn
Ifch liei
dicn
[ili;i
S,
,
ST,
chicli
dai
Thay
càc kèl
tpià
\\a hn
[ihu<yng
Irình
càn
bang
dòng
hro'ng,
xàc
dinh duoc
tón hao àp
suàl
theo
doc
duóng
òng.
II.3.
(ilioi
han
vùng
càu
Irùc phàn
tan^
nià(
phàn càch
(ron
(ST)
Clic
lòe
dò dòng
cluiw
tàc
dòng
lòi
làng
leu.
mài pliàn \ap
khòng
pliàng ma
bi xào
dòng,
càc
hai
l('>ng
bi
biìl
gà)'
va
ph;il
làn vào
|iha
khàc
cìuig
IHM
diC'U kicn
l;im
21
tàng mùc khong òn dinh cùa dòng. Càc
cpià
nhu
siui:
'
-f.i.+.l,
-
1
(11.10)
1
'
'2
'
'U
./.
=
^.
/\/)
/',ecos^
(1
-f:.y
(— n^
(V ,-l)(l_2-'")
(11.11)
./.
Il;
/^ ___^
in.
H.)
A
Pi
rM-\,
A/7-
/),
-
p,
S
(
v;
B\
A/',,
^(h/D)
+ r /'
.V
l
.S
.\
J
+
r,^
+
(/.
-
p.
V sin ^'
(11.14)
Diiimg
I
(Mìnli
1.4)
Ilình
ViKvl khòi cali Une
phàn
Ifìng on diiiji
(SI)
fdircdig
I,
hình
I
=;).
làii mie
dòng chày
chuyén .sang
dang phàn làng
cc'i
mal phàn
càdì xàn Inni
(SM).
Toc
dò
phàl
làn
hai tpia mài
phàn làng càng
can kiii
lòc dò d(>ng chày càng cao.
làng
Iiòn iityp
dàu
nuòc
ngày càng mò ròng. càu
P
'^
P
I
/l
'^2
* P2
-S
f
1
/•s
1
w
>()
i P2
D(d,^/dli)/v
1/
2
s,(/),
i/vSA)
(11.1^)
(ll.lò)
Cnc
duóng 2\v là ket
(puì lùili
xàc dinh
r;uih
gi('à
cà'u
tn'ic
diéu
kièn sau:
.V,
cos*'^
<
m/;,,^
/
4
,
d^,
6a
ni
2
(11.17)
II.5.
Clinyéii
doi sang
ciiw liùc
dan^
phàn làn
I)o\\
\à
I)\v
o
Càn
Ime
(huu*
phàn làn hoàn toàn
dÀw lioiig ntroc t("in
i;ii
va
co nhiéu còng thùc
kh?
nhau de'
tnili
d,„.,^
tuy
Iheo
dò rÒi dòng chày
va
vi
tri
hat
long
trong Òng
va
duóng
kùili i('ri
han
d^.,.
i/max
(p
ìrD^
D
<-,.
-
) 55
^0/Ia^
V
^
dinh ranh
gic'ri chuyén
dòi sang càn trùc sang phàn
làn dàu
troni:
nuàc Dn/w
:
24
Copyright: Tài liệu đại học ©