Διφασική ροή σε σωλήνες μικρής διαμέτρου

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η διφασική ροή αέρα και νερού σε κυκλικό αγωγό με εσωτερική διάμετρο 3 mm. Η διφασική ροή σε αγωγούς μεγάλης διαμέτρου αποτελούσε πάντα γόνιμο έδαφος μελέτης. Η στροφή όμως της βιομηχανικής ερευνάς στην προσπάθεια δημιουργίας συμπαγών συσκευών οι οποίες καταλαμβάνουν μικρότερο όγκο, ανάγκασαν τους ερευνητές να δώσουν ιδιαίτερη βαρύτητα στη μελέτη της διφασικής ροής σε σωλήνες μικρής διαμέτρου. Οι βασικοί στόχοι της παρούσας μελέτης είναι τρεις: - Η δημιουργία χάρτη περιοχών ροής για το σύστημα νερό-αέρας. -Η αναλυτική περιγραφή των χαρακτηριστικών κάθε μιας από τις περιοχές ροής. - Η σύγκριση των αποτελεσμάτων της εργασίας με άλλες μελέτες. Στα πλαίσια της πραγματοποίησης των παραπάνω στόχων κατασκευάστηκε πειραματική διάταξη που αποτελείται από ροόμετρα για την μέτρηση των παροχών αέρα και νερού, δοσομετρική αντλία νερού, σωλήνα από plexiglass εσωτερικής διαμέτρου 3 mm και διαχωριστή. Η μελέτη της ροής γίνεται οπτικά με χρήση ψηφιακής κάμερας υψηλής ταχύτητας. Στην προσπάθεια δημιουργίας του χάρτη περιοχών ροής μελετήθηκαν 928 σημεία που το κάθε ένα από αυτά αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο συνδυασμό παροχών αέρα και νερού. Η σύγκριση που έγινε ανάμεσα στους χάρτες περιοχών ροής της συγκεκριμένης εργασίας και άλλων εργασιών μας οδήγησε στο συμπέρασμα ότι υπάρχει ικανοποιητική συμφωνία και συνεπώς η συσκευή δίνει αξιόπιστα αποτελέσματα. Παράλληλα χρησιμοποιώντας δυο διαφορετικές γωνίες εισόδου των παροχών του αέρα και του νερού οδηγηθήκαμε στο συμπέρασμα ότι η γωνία με την οποία αναμιγνύονται οι παροχές δεν επηρεάζει τον τρόπο εμφάνισης των περιοχών ροής. Τέλος ελήφθησαν με την βοήθεια της κάμερας φωτογραφίες που μας δίνουν χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με τον τρόπο ανάπτυξης των περιοχών ροής. Τα αποτελέσματα της εργασίας δείχνουν ότι η διφασικη ροή σε σωλήνες μικρής διαμέτρου αξίζει να διερευνηθεί περισσότερο. ʼμεσοι στόχοι είναι η τεκμηρίωση της επίδρασης του ιξώδους και της επιφανειακής τάσης στην εμφάνιση των περιοχών ροής και η διατύπωση ποσοτικών κριτηρίων για την μετάβαση από την μια περιοχή ροής στην άλλη. Παράλληλα θα πρέπει να γίνει προσπάθεια για πιο αντικειμενική διακριτοποίηση των περιοχών ροής.