Διερεύνηση ροϊκού πεδίου τριφασικής ροής αερίων - υγρών - στερεών, σε υδροπνευματικές αντλίες

Abstract

This PhD thesis deals with multiphase flows and air-lift pumps. All well-known theories concerning these two scientific fields are presented and analyzed in detail. Two computational codes were developed for homogeneous two-phase and separated three-phase flow. A comparison between theoretical results and experimental data followed. An experimental investigation was performed in a lab scale air-lift pump installation at Fluid Mechanics Laboratory, University of Patras. A new method for the precise prediction of the performance of a two-phase air-lift pump with the aid of drift-flux model was presented (CoSM method). New regime maps were introduced suitable for air-lift pump presentations. That means the direct view of the flow behaviour inside the air-lift pump, void fraction calculation and the regime transitions. An experimental method was presented for the prediction of slug-churn transition in two-phase flow, using a camera and ‘drift-flux’ model. The results of this work were presented in International Conferences and Journals.

Με τη διατριβή έγινε ανασκόπηση των πιο γνωστών θεωριών που διέπουν τις πολυφασικές ροές. Ακολούθησε συλλογή και κριτική αξιολόγηση των θεωρητικών μοντέλων. Εκπονήθηκαν δύο προγράμματα σε Η/Υ, τόσο για την ομογενή ροή όσο και τη χωριστή ροή. Έγινε σύγκριση των θεωρητικών με υπάρχοντα πειραματικά αποτελέσματα. Σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε πειραματική διάταξη. Λήφθηκαν πειραματικές μετρήσεις και έγινε αξιολόγησή τους και σύγκριση με θεωρητικά αποτελέσματα. Προτάθηκε μέθοδος διόρθωσης της πρόβλεψης λειτουργίας μιας υδροπνευματικής αντλίας με τη βοήθεια του μοντέλου ‘drift-flux’ (μέθοδος CoSM). Προτάθηκαν νέοι ροϊκοί χάρτες κατάλληλοι για την παρουσίαση της λειτουργίας των υδροπνευματικών αντλιών, τον υπολογισμό του κλάσματος κενού και την μετάβαση των ροϊκών καταστάσεων. Προτάθηκε τρόπος προσδιορισμού της μετάβασης ‘slug-churn’ με απλή φωτογραφική μέθοδο (camera) και χρήση του μοντέλου ‘drift-flux’. Τα αποτελέσματα της διατριβής (πειράματα, μέθοδος CoSM, ροϊκοί χάρτες και μετάβαση slug-churn) παρουσιάστηκαν σε συνέδρια και επιστημονικά περιοδικά.