Wykorzystanie metod PIV w badaniach przepływów dwufazowych w minikanałach

• Autorzy: Sikora Małgorzata , Ligus Grzegorz

Identyfikatory

DOI

10.15199/8.2021.6.1

Warianty tytułu

EN

The use of PIV methods in the study of two-phase flows in minichannels

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metoda PIV (Particle Image Velocimetry) jest jedną z optycznych, nieinwazyjnych metod pomiarowych służących pomiarowi prędkości płynów i może być wykorzystywana w badaniach przepływów dwufazowych gaz-ciecz w celu wyznaczania pól prędkości. Rozkład prędkości fazy ciekłej i gazowej wpływa na formowanie się struktur przepływu dwufazowego, a w konsekwencji na mechanizmy wymiany energii i momentu w przepływie dwufazowym. Artykuł dotyczy zastosowania metody PIV do oceny zjawisk hydrodynamicznych zachodzących podczas przepływu dwufazowego realizowanego w minikanałach rurowych o średnicy wewnętrznej d > 2 mm. W badaniach zastosowano fluorescencyjne cząstki znacznikowe o gęstości zbliżonej do gęstości wody. Badania wstępne wykonano na mieszaninie adiabatycznej typu woda-powietrze. Celem badań było sprawdzenie możliwości zastosowania metod PIV również w przepływach nieadiabatycznych. W wyniku badań wstępnych otrzymano mapy prędkości fazy ciekłej, histogramy i profile prędkości w przekroju pionowym badanego minikanału.

EN

The PIV (Particle Image Velocimetry) method is one of the optical, non-invasive measurement methods for measuring fluid velocity and can be used in the study of two-phase gas-liquid flows to determine velocity fields. The velocity distribution of the liquid and gas phases influences the formation of two-phase flow structures and, consequently, the mechanisms of energy and moment exchange in the two-phase flow. The article concerns the application of the PIV method to the assessment of hydrodynamic phenomena occurring during two-phase flow realized in pipe minichannels with an internal diameter d > 2 mm. Fluorescent marker particles with a density close to that of water were used in the research. The preliminary tests were carried out on the adiabatic water-air mixture. The research aimed to check the applicability of PIV methods also in non-adiabatic flows. As a result of preliminary studies, velocity maps of the liquid phase, histograms and velocity profiles in the vertical section of the tested minichannel were obtained.

Słowa kluczowe

PL

przepływy dwufazowe; minikanały; struktury przepływu; PIV

EN

two-phase flow; minichannels; flow structures; PIV

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 56, nr 6
• Strony: 2--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Sikora Małgorzata

• Katedra Energetyki, Politechnika Koszalińska

autor

Ligus Grzegorz

• Katedra Inżynierii Procesowej i Środowiska, Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] Adrian R.J., J. Westerweel. 2011. Particle Image Velocimetry. New York: Cambridge University Press.
• [2] Ashwood A.C, S.J. Vanden Hogen, M.A. Rodarte, C.R. Kopplin, D.J. Rodríguez, E.T. Hurlburt, et al. 2015. “A multiphase, micro-scale PIV measurement technique for liquid film velocity measurements in annular two-phase flow”. Int. J. Multiph Flow 68:27 – 39. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2014.09.003.
• [3] Bohdal T., M. Sikora, K. Widomska, A.M. Radchenko. 2015. “Investigation of flow structures during HFE-7100 refrigerant condensation”. Arch. Thermodyn. 36: 25 – 34. https://doi.org/10.1515/aoter-2015-0030.
• [4] Dziubiński M., J. Prywer. 2009. Mechanika płynów dwufazowych. Warszawa: Wydawnicctwo Naukowo-Techniczne.
• [5] Masiukiewicz M, S. Anweiler. 2019. “Two-phase flow structure assessment based on dynamic image analysis”. Flow Meas Instrum 65: 195 – 202. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2018.12.005.
• [6] Sikora M. 2020. Modelowanie struktur przepływu dwufazowego podczas skraplania w minikanałach.
• [7] Skiepko T. 2012. Kompaktowe rekuperatory ciepła i regeneratory. IMP Gdańsk PAN.
• [8] Sterczyńska M., M. Jakubowski. 2017. Research on Particles’ Velocity Distribution in a Whirlpool Separator Using the PIV Method of Measurement. Int. J. Food Eng. 13. https://doi.org/10.1515/ijfe-2016-0316.
• [9] Tombul H., A.M. Ozbayoglu, M.E. Ozbayoglu. 2019. “Computational intelligence models for PIV based particle (cuttings) direction and velocity estimation in multi-phase flows”. J Pet Sci Eng. 172:547 – 58. https://doi.org/10.1016/j. petrol.2018.09.071.
• [10] Trela M., J. Mikielewicz. 1998. „Ruch i wymiana ciepła cienkich warstw cieczy”. Maszyny przepływowe, t. 23. Wrocław: Zakład Narodowy im. Ossolińskich..
• [11] Tropea C., A.L. Yarin, J.F. Foss. 2007. Springer Handbook of Experimental Fluid Mechanics. Berlin Heidelb: Springer-Verlag.
• [12] Zając D, R. Ulbrich. 2005. Nieinwazyjne metody badań przepływów dwufazowych gaz-ciecz. Politechnika Opolska.
• [13] Zając D, G. Ligus, S. Kołodziej. 2018. “Identification of the flow pattern of liquid streams in the shell-side of a segmental-baffled shell-and-tube heat exchanger”. J. Mech. Energy Eng. 2: 245 – 56. https://doi.org/10.30464/ jmee.2018.2.3.245.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).