ВИЗНАЧЕННЯ ДІЙСНИХ КОНЦЕНТРАЦІЙ І ШВИДКОСТЕЙ ФАЗ В ЕРЛІФТНИХ ТРЬОХФАЗНИХ ТЕЧІЯХ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2023.45.44-51Ключові слова:
ерліфт, трьохфазна течія, дійсні концентрації і швидкості фазАнотація
Розглядається одномірна висхідна усталена течія суміші повітря, води і твердих часток в піднімальній вертикальній трубі ерліфта. В якості фізичної моделі дана трьохфазна течія уявляється як сумісний рух пульпи (суміш рідини і твердих часток) і стиснутого повітря у формі снарядів. Припускається, що підйом твердого матеріалу здійснюється рідинними пробками, які рухаються у проміжках між повітряними снарядами. Мета роботи полягає у визначенні дійсних концентрацій і швидкостей фаз як одних із важливих гідродинамічних характеристик течії. Використано метод статистичного осереднення цих характеристик, аналогічний теоретико-імовірнісному методу осереднення в теорії турбулентності, основою якого є перехід від розгляду однієї тільки течії до розгляду статистичної сукупності аналогічних течій, здійснюваних при практично однакових умовах. Дійсні концентрації фаз у будь-якому заданому живому перерізі течії розглядаються в сенсі безумовної імовірності проходження тієї чи іншої фази через переріз. Для визначення дійсних швидкостей фаз використано гідравлічні рівняння нерозривності, що містять осереднені за імовірністю гідродинамічні величини і описують кожну фазу осібно як деякий континуум у статистичному розумінні. При цьому дійсна швидкість тієї чи іншої фази у будь-якому заданому живому перерізі визначається як статистичне середнє значення швидкості за умови, що дана фаза явно перетинається перерізом. Одержані вирази для дійсних концентрацій і швидкостей фаз закладають собою теоретичне підґрунтя для побудови гідравлічної математичної моделі трьохфазної течії стосовно проблеми розрахунку ерліфта.
Посилання
Kirichenko, E. A. (2009). The Mechanics of Deepwater Hydrotransport Systems in Mining: monograph. Dnipropetrovsk: National Mining University. [in Russian]
Papayani, F. A., Kozyryatsiy, L. N. and others (1995). Encyclopedia of airlifts. Moscow: Informatik. [in Russian]
Wallis, G. (1997). One-dimensional Biphasic Flows. Moscow: Mir. [in Russian]
Kirichenko, E. A., Goman, O. G., Kirichenko, V. E., & Romanyukov, A. V. (2012). Modeling of Hydrodynamic Processes in Deep sea Pneumatic Conveying Systems: monograph. Dnipropetrovsk: National Mining University. Retrieved from http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/1849 [in Russian]
Kirichenko, E. A., Romanyukov, A. V., Evteev, V. V., & Kirichenko, V. E. (2007). On the Closure of a Three-speed Three-phase Flow Model as Applied to the Calculation of a Deep-water Airlift. National Mining University, 29. [in Russian]
Weber, M. (1982). Vertical hydraulic conveying of Solids by air-lift. Journal of Pipelines, 3. 137-152.
Fujimoto, H., Murakami, S., Amura. A., & Takuda, H. (2004). Effect of local pipe bends on pump performance of a small air-lift system in transporting solid particles. Int. J. of Heat Fluid Flow, 25(6). 996-1005. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2004.02.025
Kassab, S. Z., Kandil, H. A., Warda, H. A., & Ahmedb, W. H. (2007). Experimental and analytical investigations of airlift pumps operating in three-phase flow. Chem. Eng. J., 131(1-3). 273-281. https://doi.org/10.1016/j.cej.2006.12.009
Mahrous A-F. (2012). Numerical study of solid particles-based airlift pump performance. WSEAS Trans Appl Theor Mech, 7. 221–230. Retrieved from https://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Numerical+study+of+solid+particles-based+airlift+pump+performance&author=A-F.+Mahrous&publication_year=2012&journal=WSEAS+Trans+Appl+Theor+Mech&pages=221-230
Yoshinaga, T., & Sato, Y. (1996). Performance of an air-lift pump for conveying coarse particles. Intern. J. Multiph. Flow, 22(2). 223-238. https://doi.org/10.1016/0301-9322(95)00067-4
Hatta, N., Fujimoto, H., Isobe, M., & Kang J. (1998). Theoretical analysis of flow characteristics of multiphase mixture in a vertical pipe. Intern. J. Multiph. Flow, 24(4). 539-561. https://doi.org/10.1016/s0301-9322(97)00074-8
Kato, H., Tamija, S., & Miyazava T. (1975). A study of an air-lift pump for solid particles and its application to marine engineering. Bulletin of JSME 18(117). 286-294. https://doi.org/10.1299/jsme1958.18.286
Margaris, D. P., & Papanikas, D. G. (1997). A generalized gas-liquid-solid three-phase flow analysis for air-lift pump design. J. Fluids Eng. ASME: 119(4). 995-1002. https://doi.org/10.1115/1.2819528
Kril, S. I. (2019). The energy model of gas-liquid flows in airlift. Hydrodynamics and Acoustics, 1(3). 334-354. https://doi.org/10.15407/jha2018.03.334
Kril, S. I., & Kononenko, A. P. (2014). Determination of the True Gas Content of the Air Flow in the Airlift Pipe. Problems of Water Supply, Sewage and Hydraulics, 23. 154-162. [in Ukrainian]
Kril, S. I., Skorokhod, I. V., Fadeichev, V. V., Orlova, L. S. (2015). To the Question of Determining the Flow Characteristics of Airlift based on the Hydraulic Equations of Gas-liquid Flow in a Vertical Pipe. Problems of Water Supply, Sewage and Hydraulics, 25. 131-136. [in Ukrainian]
Kril, S. I. (2004). To the Question of the Effect of the Concentration of Solids on the Suspension on the Rate of their Sedimentation. Applied Hydromechanics, 6(3). 41-47. [in Russian]
Smoldyrev, A. E. (1970). Pipeline Transport. Moscow: Nedra. [in Russian]
Mints, D. M., & Shubert, S. A. (1955). Hydraulics of Granular Materials. Moscow: Ministry of Pub.Util. of RSFSR. [in Russian]
Richardson, I. F., Zaki, W. N. (1997). The Sedimentation and Fluidisation. P1. Chemical Engineering Research and Design, 75, 82-100 . https://doi.org/10.1016/s0263-8762(97)80006-8
Maude, A. D., & Withmore, R. L. (1958). A generalized theory of sedimentation. Brit. J. Appl. Phys., 9(12). 477-482. https://doi.org/10.1088/0508-3443/9/12/304
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Степан Кріль, Ірина Скороход, Володимир Фадеічев, Людмила Орлова
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
