The Prediction of Stratified Flow Pattern in a Variable Tube Inclinations and Gravity Conditions

다양한 배관 경사각도 및 중력조건에서의 층상류 유동양식 예측

The stratified flow can be seen in the oil and gas pipelines as well as pipelines related to ship's fluid machineries. Numerous theories and correlations have also been proposed in the past for the prediction of stratified flow in horizontal or slightly inclined pipe. The previous researches are mostly about the effects of physical properties, viscosity, phases densities and pipe geometries on the stratified flow. Very few study outcomes exist on the effect of gravity magnitude and large slop angle of pipe inclinations on the occurring condition of stratified flow. In this study, therefore, analytical procedures were conducted about the effect of both the change in the gravity magnitude and pipe inclinations on the stratified flow occurring conditions. From the analytical results, it was found that stratified flow occurred at the vertical upward inclination and at very low liquid phase flowrates in 0.17g and 0.33g conditions.

기름과 가스 수송 라인 및 선박 내에 설비된 유체 기계들에 관련된 파이프 내에 층상류 흐름이 존재할 수 있다. 이 때문에 수평 혹은 작은 경사 파이프 내에 발생할 수 있는 층상류 흐름을 예측하기 위한 많은 이론과 상관식이 제시되었다. 기존 연구들은 각 상의 물성, 점성, 밀도 및 파이프의 기하학적 형상 등이 층상류 흐름에 주는 효과에 관한 것이 대부분이고, 중력의 크기 및 파이프의 큰 경사 기울기에 관한 연구성과는 매우 드문 실정이다. 따라서 본 연구에는 중력크기 및 파이프 경사도 변화가 층상류 발생 조건에 미치는 영향에 대해 이론적 연구가 수행되었다. 또한 본 해석을 통하여 0.17g 및 0.33g 조건에서는 비록 수직상향 흐름일지라도 매우 낮은 액체상의 유량조건에서는 층상류 흐름이 존재할 수 있음을 알 수 있었다.