Xác định điều kiện hình thành và tồn tại nước trên mặt đáy ống dẫn dầu nằm ngang

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (25.38 MB, 72 trang )

MUC
LUC
MÒ DAU 1
Chucfng
I . TÒNG
QUAN '
4
1.1.
D()ng
chày nhiéu
pha 4
1.2.
D()ng chày hai pha
dàu-nuóc
trong
dng
nàm ngang 6
Chuong
II. CÀC
PHirONG PHAP
MÒ PHÒNG LY
THUYÉ'T
CRUYÉN
DÓI
19
CAU TRÙC
DÒNG 2 PHA
DAU-NUÓC
TRONG
ONG
NÀM

NGANG
II.
1.
Modàu
19
II.2 Xac dinh bé day
dàu.
nuóc Irong
dòng chày phan
tàng
(ST) 19
11.3.
Gi('ti
han vnng
citu
truc
phAn lÀng màt
phan cach tran (ST) 21
11.4.
Giói
han
vijng cA'u Iruc
phan
lÀng
co màt
ph^n càch xào Uòn
23
(SM)
\\.5.
Qiuyen

doi sang
c;tu
Iruc
dang phan Uin Do/w va Dw/o 23
11.6.
Chuyén ddi giiJa
cau
Iruc
dang
phAn
tàn hoàn toàn
nuóc
Irong dau va dang phan
làn
hoàn toàn
dfìu
trong
nuóc
25
(Dw/oc^Do/w) .
11.7.
Xàc dinh
diéu kièn chuyén dói
càu
Iruc tir
dang phan tàn dàu 26
trong nuóc sang dang
phàn
tàn nuóc Irong dàu
Chuong IH. XÀY

DUNG
MÒ
HÌNH THlTC
NGHIÉM 26
III.
1.
Módàu
26
in.2.
So do
ihiét
bi
ihf nghièm
27
III.3.
Hièu chuih ihiét
bi do 29
Chuang
IV.
FCET QUA THUC
NGHIÉM 35
IV.
1.
G'\a\
(hièu chung 35
IV.2.
Sn
licu ihf
nghièm 35
IV.3.

Phàn
(fch
va
(òng
hpp ket
qua
do 36
ChU(tng
V.
NIIÀN XRT DANII
GIÀ KET QUA 56
, V.
1.
Vàn de so
lièu
do 56
V.2.
Theo vi
uf lir(Tng
dói
cùa
càc
vùng
càu
triìc
57
V.3
Gi()i
han
bièn

càc vùng càu (ruc 57
V.4.
Càu
li
ùc dòng phu
tliupc
vào
diróng kinh
óng 59
KÈ'T
LUÀN 64
Vàe
ky hièu dupe
su
dung 65
PHU LUC
'
67
TÀILIÉUTHAMICHÀO
68
Md
DAU
Dòng chày
nhiéu
pha nói chung, dòng chày hai pha dàu - nuóc nói riéng
liién
dién trong nhiéu
qua
trình còng
nghé san

xuàt.
Càc pha khàc nhau
co
tfnh chà't
khàc nhau. Trong qua trình chuyén dòng,
chiù ành huong
cùa nhiéu
tàc dòng
nhif làc
dòng cùa ma sàt, cùa trong
lue,
cùa
lue
cang bé màt va nhiéu
yeu tó khàc, càc thành phàn cùa dòng chày
vùa
co xu the hoà tron vào
nhau,
lai
co
xu the
[iliAn ly
chia tàch
de
tao thành càc màng dòng chày rièng
bièt.
Hình
thài phan bò' càc pha trong dòng chày, gpi
tàt
là càu

trùc
dòng chày,
ihuòng co
ành huóng
dén
nhiéu
dàc
tfnh khàc cùa dòng chày, là dàc tfnh quan
Hong
cÀn
quan
tiìm klii
nghién cuu dòng nhiéu pha.
Su hình
(liànli va
bién dòng càu trùc trong dòng chày nhiéu pha phu
(hupe
qua
nliièu
yeu tó gàn nhu ngàu nhièn nhu ty le pha, toc dò pha, tfnh
chat
ly hoà
lùng
pha, càc yeu lo hình hoc
lóp
bièn, vi trf khào sàt dà va dang dàt
ra càc bài toàn phuc
lap va
ngày càng thu hùt
duoc

su quan
làm
cùa nhiéu nhà
ngliièn
cuu
Irèn ihe
giói. Tuy nhién. cho tói
nay.
càc nhà khoa hoc vàn chua
dira
ra dupe
mól
phuong phàp chung, thóng nhat cho phép chùng ta
co ihé
du
doàn
chfnli
xàc càu trùc dòng chày
va
càc
ihòng
so
qua
trình ly hoà
lièn
quan.
llnrc
nghièm, (rong
tiiróng
hpp này, là chìa

klioà
de giài
qiiyet
vàn
de.
Càn
xày dung
mó
hình thf nghièm cho phép tao ra va
giù
6n dinh càc diéu kièn
dòng chày, co
ihé
quan sàt va ghi lai càc thòng so dòng chày
làm
co
so
phàn
(fch du bào càc quy
luàt ve
dòng chày. cùng nhu làm co
so
dói chung kiém tra
càc mò hình ly
ihuyet du
bào
ve
càu trùc dòng chày nhiéu pha.
Cae nhà khoa hoc dà xAy dung nhièu mò hình
ihf

nghièm
dóni:
chàv
nhiéu pha.
Nhutig
do dòng chày nhiéu pha
rat
da dang
ve
chùng
Ioai.
phùc lap
(rong nghièn
ci'ru,
do dac
va
quan
sài.
mòi phòng
ihf
nghièm.
mòi
mò hình
duoc
hip
dal
ihuóng
giói han pham
\i
nghièn

ci'rn chi mot
so
Ifnh
chat cùa
dòng, (rong
nliùng
diéu kièn xàc dinh.
Co die ii(')i
ràng,
vice nghièn cùu du bào va xàc dinh càc
lièu eliuàn
chuyén dói eàu
Irne
dòng chày trong óng rat phùc lap, dói hói
^u
lap
liung
còng
sue.
Ihói
gian,
ihièì
bi
va sire
manh lai chfnh cùa nhiéu lap the nghièn
cùu mói
co
(he làm dupe. De lai
su
dung

lliiét
bi va càc
kèl qua
thf nghièm
dòng chày nhiéu pha cùa Phòng thf nghièm Mò
plióng Ca
hoc Mòi
IrUÓng
lièn
lue
de
"Xàc
dinh diéu
kién
hinh
(liành va tón
fai lóp nuóc sàt day
frong
dòng ben
pha
dau-nuóc chiiyen
dòng trong óng thép
nani
ngang"".
Nhiem vu
duoc dal ra
llieo
yèn càu
vaii hànli
an

loàn
duóng óng
cliùa
dau trong còng
nghièp
sÀn
xiial.
che bièn
va
van chuyén
d<\\\
mei va
dupe Lièn
doanli
dàu
klif
Vielso|)e(ro
lai Iro
(hòng
cpia
càc
lutp
dòng nghièn
ciVu
khoa
Ime.
LuOn
van
gòni t ;ie
phan san day:

-
Mó dàu: Nèu ly do
clipn de
lai,
dói
lupng va
pham vi nghièn cùu, y
ngliìa
khoa hoc
\'à lime
(ièn
t
ùa de (ài.
-
CliU(yiig
I.
l'ong
(pian lình
hình nghièn cùu
dnng
chày nhièu pha (rong óng.
Cini li"{ing gifVi ihièu
càc nghièn cùu va
kèì cpia
dà còng bó lièn
tpian
dèn
dòng chày
hai
pha

dàu-nu(te
Irong óng nàm ngang.
Chi
ra càc
kli('i
khan
lliuóng gà[i
khi nghièn cùu dòng chày nhièu
[iha lóng-lóng
va xàc dinh giói
han nghièn
ciìii
cùa
de
lai:
'^Xàc
dinh
dién
kién hinh
tliành va
tón tai
ìuót
ìóp
nuóc tiép
giàp ràdi
óng trong dóng hai pha dàu-nuóc chuyén dòng
trong óng fhép
nani
ngang'':
phuo'ng

phàp nghièn cùu:
(Iure
nghièm va c(')
kièm da so
s;iiili
kèl
cpiii
(hu dupe
vc'à
eàc kèl
tpi;i Ifnh
loàn
va lliUc
nghièm
khàc.
-
Chu'o'iig
2:
(ÌMM
ihicii
MKII
^Ò
còng
lluìc
xàc-
dinh càu
Inic (innu hai |ilia
dau
nU('ve
Iroiiii:

óni:
n;ìni
ngang -
en s('y kli(M
hoc
xr(\'
dung
càc iin'i
hình
Ii'nli.
-
CliU(tngV (ìidi ihicu
mò hình nghièn
cirii
(Iure nghièm
dal lai \'ièn
Co
hoc.
Mò hình duoc linci kè
de
xàc
duih su
(ièp
xiic nU(Ve-\àch
Irong óng dàn dàu.
-
Chuctng
4: Kèl
cpià lluic
nghièm.

Trnih bay so Itèu di)
VA
eiic kèì tpui
xu ly
so do.
Day
là càc
kél
qua chù yeu cùa
luan
vàn.
- Chuong 5: Dành
già
két qua thuc
nghièm.
- Phàn két luan: Tom
tàt
két qua
va kién
nghi.
- Phu lue: Càc còng trình dà còng
bò
lièn
tpian
dèn
de
lai eua luan
vàn
- Tài lièu tham khào.
Chiroiig

I.
roNc;
(JUAN
I.l
Dòng chày nhiéu pha
Dòng chày nhiéu pha
rat
da dang va phùc lap, xuàt
hicn
trong hàu
kliàp
càc
ITnh
vuc khoa hpc, còng nghc va ky thual: nang lupng, mó, hàng khòng,
sinh hpc, duoc va nhièu
ITnli
vuc khàc.
Co
nhièu càch phàn Ioai va gpi
Ièn
dòng chày nhiéu pha: theo diéu kièn
bièn,
co
dòng chày trong óng, dòng chày Irong
kènli ;
theo huóng chày Irong
óng: dòng chày nàm ngang. nàm nghièng
liay tliàng
dùng:
llieo so hiong

thành phàn dòng chày: dòng hai pha, ba pha ; theo bàn
ihè
càc pha: dòng
lóng-lóng,
lóng-khf-lóng
hay
khf-hat
làn
Dòng chày nhièu pha dupe nhiéu nhà khoa hoc, nhiéu phòng
ihf
nghièm
(pian (àm
nghièn cùu. Nliùng nàm gàn day,
ihuóiig
xuyèn
c('i liòi lliao
t|uòc
le
chuyén ve
dong chày nhiéu pha:
Nhàl
Bàn
(1991,
1995), Anh (1992), Due
(1997),
Phàp
(1998,
2(KÌ())
va ràì
nhiéu còng

Irìnli
nghièn cùu ly
ihuyè'l,
Ihuc
nghièm
de
càp
dèìi
mpi
klifa
cauli cùa dòng nhièn pha dà
diroc
còng bó
|l,
2|. Nhièu (hié( bi
llif
nghièm.
phU(tiig phà[i
do.
phu(yng
phà[) xù ly de xàc
dinh càc dàc
ifnh
dòng chày dupe nghièn cùu
va
dàu
lu
ngày càng (àng
llièm.
Tuy nhièn, cho

l(VÌ
nay, càc nhà khoa hoc vàn chua
dira
ra
dune mòi
[ihuo'ng [ihàp
chung. dù
lin
cay
elio
phép xàc dinh chfnh xàc càu
liùc
dong
ella)'
va t]uan he giùa
càc thòng
so
nhu (oc dò dòng. toc dò pha.
lón
hao àp
suàt,
càu
Irùc
dòng
Do
quan he giùa càu (rùc vói càc thòng
so
dòng chày
nhiéu pha
cpi;i

phùc lap. lièn quan mal
lliièt
làn nhau va
chiù
làc dòng cùa
nhiéu yen
lo
ngoai bièn. nhièu khi gióng nhu càc làc dòng ngàu nhièn, nèn
kho co
(he
gi;ii
cpiycl \'àn de
chi bang càc mò hình ly
lhu\èl
dnn
ihnàn 'Mure
nghièm, Irong nliùng
liudng
hop nhu vày là
chìa
khoà
de giài cpiyèl
vàn de.
Càu phài xàv dung càc mò hình
ihuc
nghièm hièn dai cho phép
(ao
ra \'à giù
ón
chnh

càc diéu kièn cùa dòng chày. Nhó mò hình. chtìng (a
c(i
du diéu
kicn
ihói
gian
de cpian
sài.
ghi nhàn dù lièu
dìing [iliàn
(fch
dàiili gui nini che
dn
dòng chày
va
su
biè'n
dòng cùa
nò
khi
co
thay
dói
mot vài diéu
kién
cùa dòng.
Quan trong
hctn,
nhó thuc
nghièm,

chùng ta
co
the
làp
lai mot che dò chày khi
càn. Mò hình thuc nghièm là co
so de
kiém chùng, hiéu chinh va
xay
dung,
càc mò hình loàn xàc dinh càu trùc va càc dàc tfnh dòng nhiéu pha.
Ame Valle [3], nàm
1998.
dà trình bay
long
hpp nói dung,
phucfng
phàp
nghién cùu,
ihiè't
bi thf nghièm, càc diéu kién dòng chày trong gàn 100 còng
trình cùa nhiéu tàc già trén
thé'giói
nghién cùu ve dòng hai pha dàu nuóc hay
b,a
pha
dàu-khf-nuóc.
Tóng
két
cùa

A.Valle
cho
thày:
ben canh càc nghièn
cùu ly
thuyèì,
nhiéu còng trình nghièn cùu dòng chày nhiéu pha dùng phuong
phàp nghién cùu thuc nghièm, hoàc dùng càc két
qua
thuc nghièm de hièu
chinh
càc tham so cùa mò hình toàn. Noi dung nghién cùu chù yéu góm:
1.
Càu Irùc dòng chày.
2.
Ton hao àp suàt.
3.
Kfch tliuóc
va phàn bó kfch thuóc
hai.
4.
Dièu kièn òn dinh trang
ihài
dòng chày.
5.
Su chuyén pha
va
diém chuyén pha
Tiong
d('ì, xàc dinh càu trùc dòng chày là noi dung ed bàn va duoc

de
càp nhiéu nhàl.
Vien Ca hoc
cilng Irién kJiai
nghién cùu dòng chày nhiéu pha, cu the là
dòng chày ba pha
dàu-khi-nuóc.
Tàp
the nghién cùu
co
dal
dupe
mot so két
qua
tfnh loàn
va
thuc nghièm. Kinh nghièm thuc té cho thày, thuc nghièm
quan sàt, do va ghi nhàn càc thòng so thè hièn
qua
trình dòng chày nhiéu pha
là rat khó khan, dàc
bièl
khi
co
dàu
ihò
va khf (sai so dn
\nn
hoàc khòng
llié

(liuc
hièn).
Tfnh phùc (ap
va
dò
kli(i
(rong ly
ihuyél
mò phòng va
ihuc
nghièm xàc
dinh càc
(ùili
chat cùa dòng nhiéu pha
kliàng
dinh su càn
thiél
cùa vièc hop tàc
iiiùa
càc nhà khoa hoc
\'à tèi
chùc
nghièn
cùu
ve
dòng chàv.
Khòn^
mot
cà
nhàn hay

lo
ehùc
d(rri
le nào
co
dù khà nàng (lai chfnh, thiél bi.
ihòi
gian
va
nhàn lue) giài
cpiyèì Iron
ven mpi vàn
de
cùa dòng nhiéu pha.
De lai su
dung càc thiél bi do
llif
nghièm thòng
lliuòng
(àp suàt.
lliu
thap dù lièu )
va
làp dàt
bd
sung càc dàu dò dàu nuóc boat dòng theo
phutmg
phàp do dien
Irò
dòng chày de xàc dinh càc thòng

so
dòng chày
va
su tón lai
cùa dòng
nuac day
óng.
1.2
Dòng chày hai pha
driu-iiuóc
(rong óng
nani
ngang.
Khàc
Viù
dòng hai pha
khf-lóng,
so
lupng còng trình nghièn cùu
de
càp
dén dòng hai pha
lòng-h'uig
nói chung va dòng hai pha
df\u
nuóc
Irong
ong
ngang
IK'IÌ

lièug
chua nhiéu.
Ve
hình
lliùc.
hai
Ioai
dòng chày lóng-lóng
va
khf-lóng co nhièu dicm
tuctng
dóng,
nliuiig
chùng
con c(')
nhùng khàc bièl
quan
Irpng
san
day:
'
•
Pha khf c(ì
mài
dò nhó
lutn
nhièu so
vòà
pha long. Ty
le

ly Irpng cùa hai
pha
dàu-nii('rc klioàng
0.7-1.1
con
cùa hai
[>lia
khf-lóng là 0.2 hay nhó
h(yn
tuy
{\p
suàì Irong dòng. Tàc dòng cùa Irpng
luc,
quàn
Ifnh
Ièn pha khf va
pha
long
Irong dòng hai pha khf-lóng khàc
liàn
nhau so vói làc dòng Ièn
hai pha
ciing
là pha long Irong dòng hai pha
lòng-hnig.
•t*
Pha khf
nlic
h(yn,
\'à

C(Ì
dò
nhól
IIIH'I,
khòng
dàiig
ké so
v<ti
pha
long (iv le
dò
nh(ì'( khf/lóng c()
bàc
10^).
Khàc
\'ó\
dòng hai pha
klif-h'nig,
càc pha
dàu-nu(Vc
dèn là
chàì
h'mg
va
c()
dò nh(V( khòng
llié
b(')
(pia
(ly le dò

IIIKÌI
dàu/nU('tc
klioàng 0.3-10').
Hcm
mìa, dàu
ihuóng
là pha nhe nhung
co ihé
c(>
dò
iihol
an)
\uin
pha
nuùc
là pha nàng
h(tn.
•!• CVic
phàn dì h'mg
c()
xu
Ihè
tu co
ciim
thành
gipl
càu manh
\nin
càc phàn
liV

khf. Càc pha cùa dòng
cluiy
hai
[ilia
dàu-nU(Vc dèu là
chàl
h'mg,
sire
càn:
!-»e
mài
cùa
a\c
pha déu d('mg
\ai
Irò
ipian
(rong.
*t*
Tfnh chàl
luu
bièn cùa dàu va hòn hop dàu nuóc phùc lap,
co ihé
là chàl
long Newlon, cùng
c(i lliè
là chàl h'mg
plii
Ncwlon.
6'

Vi
eàc diém khàc
biél
ké trèn. nhiéu két qua nghièn cùu thuc nghièm cùng
nhu tfnh toàn dùng trong
he
hai pha khf - long dà khòng thè àp dung cho
he
dòng hai pha lóng-lóng.
1.2.1
Gnu (rùc dòng chày
Dàc
Innig
co bàn cùa he nhiéu pha nói chung, he hai pha dàu-nuóc nói
riéng là tón lai càc càu trùc dòng chày khàc nhau phu
ihupc
vào nhiéu tham so
vat
ly,
hình hoc cùa he. Càc dàc tfnh dòng
ihuòng rat
phu
ihuòc
vào càu trùc
dòng. Cho nèn, phàn tfch càu trùc dòng chày
luòn
thu hùt su quan làm chù y
cùa càc nhà nghién cùu dòng nhiéu pha.
Co
nhièu mò là phàn

Ioai
càu trùc khàc nhau va nói chung déu
dira
vào
quan sàt. Dói vói dòng
dàu-niróc,
góm càc càu trùc chfnh sau (hình
1.1):
• Dòng chày (àch bièl: - phàn
làng uan
(ST)
- phàn tàng
co mài
phàn càch hón hpp (ST &
MI).
• Dòng chày phàn làn. Irong dò:
""
Nuóc
ciiièm iru
thè:
- Phàn làn dàu
Ircìng nuctc
va nuóc (Do/w & w);
- Phàn tàn dàu trong nuóc (Do/w);
* Dàu chièm uu
ihé:
- Phàn làn nuóc trong dàu va dàu trong nuóc (Dw/o
& Do/w).
- Phàn tàn nuóc trong dàu (Do/w).
ITình

1.2
Irình bay
mot kiéu phàn
Ioai
chi tiét càc càu trùc dòng hai pha
lóng-lóng
lixìng
óng nàm ngang dupe nhiéu nhà khoa hpc chàp nhàn [6]:
a/ Phàn
làng
rièng bièl dàu
-
nuóc (ST).
b/
Phàn làng cùa 2 lóp rièng bièl
vóti
màt ngàn càch bi xào
liòn
(SM).
e/
Phàn
l;ìng
cùa 2 lóp hòn hop dàu Irong
nU(tc va
nuóc
(Do/w&w)
.
d/ Phàn làng cùa 2 lóp hòn hpp
nuac
trong dàu

va
dàu
(Dw/o&o).
e/ Phàn làng 2
U'tp;
hòn hpp nuac Irong dàu
va
nuóc (Dw/o&w).
1/
Phàn làng 2
lóp:
dàu
va
hòn hpp dàu trong nuóc (o & Do/w).
g/ Mai l(Vp hòn
hc^p:
nuac trong dàu
va
dàu trong nuóc (Dw/{)& Do/w).
7
h/
Nhu (g) va
co
thém
lóp dàu ó
trén cùng
va
lóp
nuóc
ó

day.
i/
1
loàn toàn phàt
tàn dàu
trong nuóc (Do/w).
j/
Hoàn loàn phàt
tàn
nuóc trong
dàu
(Dw/o).
k/ Dòng chày
lòi
vói
loi
là dàu,
vành ngoài
là
nuóc (ANw).
1/
Dòng chày
lòi vói lòi là
nuóc, vành ngoài
là dàu
(ANo).
m/ Dòng chày
lòi
vói lòi là hòn hpp
nuóc trong

dàu,
vành ngoài
là
nuóc
(DANw).
n/ Dòng chày
lòi vói lòi là hòn hpp dàu
trong nuóc, vành ngoài
là dàu
(DANo).
o/ Dòng chày
lòi
vói lòi là hòn hpp
nuóc trong
dàu,
vành ngoài
là hòn
hpp
d?\n
trong nuóc. hoàc ngupc
lai
(CADw hoàc CAF3o).
p/
Dòng chày chuyén tiép
(I,,
hoàc
1^^).
q/ Càc "lòi dan"
dang
dai

hoàc dang
càu
(gipt)
cùa dàu
tiong
nuóc
(SLo
hoàc
Bo).
r/
Càc "lòi dan"
dang
dai
hoàc dang
càu
(gipt)
cùa
nuac trong
dàu (SLw
hoàc
Bw)
Tong
kèl cùa
A.Valle
[3] dói vói
dòng chày
dàu-niròtc
trong duóng
óng
nàm ngang

cho
thày
càc yéu tó nhu
duóng
kfnh,
vat
lièu
va dò
nghièng duóng
óng
co ành
huóng
dèn su
hình thành.
lón tai
va
on
dinh
càc càu
trùc dòng
chày, nhung chua
co
nhiéu
càc
nghièn
cùu
ve
ành
huóng
cùa màt dò. dò

nhól
va
s^uc
canti
bé màt dèn càu
trùc
dòne
chàv.
Bà chi rò:
•
Khi
tàlli:
difóng kùih
òng'.
vùng dòng chày làng giàm; vùng phàt
tàn
\n-<\n
phàn làng.
,
•
Càu (nic
th"MU'
chily
trong
càc óng làm
bang vài
lièu khàc nhau khòng
lùónii
nhau
(Ilình

1.3').
Nhàn
(hàv.
trong cùng dièu kièn
ve
chùm:
Ioai
' Thuc nghièm
dvn
2 óng
23.S
&:
59mm
cùa
Flcr
Stapeibcrg.
Mcvcs
f
looo^
va
Nadler.
Mewes (M)95)
cho
cùng ioai dòng chày
[31
-
TIiuc
nghièm
cùa
Angeli.

199f^.
dùng
tlÀii
P.xxoi
80
va
nuóc.
óng co
diiòng ki'iih
1
inch.
bang liiép
va
thuy linh hùu ca
[3]
dàu, nU(Vc va ty
le
pha, so vói óng thuy linh hùu cO
(acrylic),
su phàt làn
càc
hai long
cùa dòng chày trong óng thép déu
hctn;
toc dò
bài
dàu xuàt
hièn dòng chày hón hpp thàp hon (khoàng 1.3 m/s Hong óng thép, khoàng
1.7 m/s Irong óng thuy linh hùu co). Rat khó
de

chuyén doi dù lièu giùa 2
Ioai vài
lièu khàc nhau ké trén.
A.Guzhov
& còng su [5], 1973, còng bó bàn do càu trùc dòng hai pha
lóng-lóng tóng quàt dàu lièn, thf
nghièm
trong óng thép.
co
óng quan sàt thuy
tinh,
duóng kmh óng: 39,4 mm; ty so dò nhót dàu/nuóc:
20,4;
ty so mal dò
dàu/nuóc:
(),K97 (ITình
1.4).
Mot
két
qua kliàc
cùa A.Guzhov va còng su
(1973) thf nghièm trèn óng thép
dupe Trallero
(1995)
su
dung de phàn
Ioai
dòng chày (hình
1.5).
Ariiacliaharan

l*)]
xày dung hièu
tló
càu
Irne
cho dòng chày
tnìiig
càc
ò'ng thép
c()
duóng kfnh 4Imm. 254mm,
su
dung nhièu Ioai dàu
co
dò
nhai
khàc nhau: Mewes D. . M. Nadler
[8,
19]
su dung óng thuy tinh nhua
(perspex),
duòng
kfnh óng 23,8mm
va
59mm;
Hewiu
G.F (2{)| nghièn cùu
càu
Irùc
dòng chày 2 pha dàu-nUÓc chày trong càc óng thép va

ihuy
linh hùu
ca
co
cùng duóng kfnh 24mm; Boico
va
còng su
[16,17,18]
su dung dàu
ihò
va
nuóc bién cho chày Irong càc duóng óng 62, 100 va 194mm
(OD=73.
1
14
va 219mm) chi de
xàc dinh su lón dong nuóc
day
óng. T. Fuji & còng su
[21
|
nghièn cùu càu
irùc
cùa dòng hai pha lóng-lóng
co
ty Irpng
luong
ductng;
két
qua chn

ihàv
càn (rùc
h^ai
dòng này khòng gióng càu
Irùc
càc dòng
lóng-kmg
nói chung.
Ilcrvieu
E.
va
Scleghim
Jr.P.
[10],
D.D.
Djainal
[15] va nhiéu làc
tua lìm phuoim
phàp xàc dinh càu trùc dòng chày thòng qua nhàn dang su
bièn dòng cac
lin
hièu dàu do
làp
trèn vàch óng (do
Irò
khàng,
do àp
suàì ).
Hình
1.6.

1.7
liình bay
kèì
tpià
cùa
mòi so
làc
già
Irèn.
1.2.2
Mot so (hìe
diém khàc cùa dong hai pha dàu-nuóc
'^
Ton hao àp suàt
va
dò nhót dòng chdy hai pha dàu nuóc
Két ([uà nghièn cùu cùa nhiéu làc già
elio
thày dò
nh<tt
va lón
li;io àp
suàt dòng chày hai pha dàu-nuóc dóng
ihói
phu thuòc ty le càc pha dàu nuóc
va trùc cùa dòng. Quan
he
tón
thàt,
dò

nhcrt
phu
ihuòc
ty
le
càc pha dàu
nin'tc
này
co
nhùng vùng thay doi dot ngòt. nhiéu khà nàng luong ùng vói diém
chuyén pha (xem hình
1.8,
19)
[3, 6].
*
Kich
thuóc va phàn bó
hqt
Co
su hình thành, phàn tàn va hòi tu càc
hai
long do càc tàc dòng ngàu
nhién
Irong
dòng chày. Hình
LIO
[3] trình
bay
phàn bó kfch thuóc
D^2

P'^^
thuòc hàm lupng nuóc trong dòng chày nhù tuong
6n
dinh. Ké't qua chi rò,
trong dòng nhù
tmrng
ón dinh, kfch thuóc
D,^
khàc nhau trong càc mién nhiéu
dàu
va
nhiéu nuóc, bién dòng tàng dot ngòt tai diém
chuyén
pha. Càc dàc tfnh
cùa
hai
(kfch
lliuóc \(ta
nhàì,
phó
kfch
ihuò^c.)
cùng dupe nhiéu làc già
cpiaii
làm.
•^' Diém
chuyén pha
Trong dòng chày hai pha dàu nuòre
tliuóng
xày ra hièn luong phàn tàn

càc
hai long
cùa
mot
pha vào pha khàc, tao thành dòng
thè
nhù
luang.
Co mot
ly
le
pha,
v(ti
su thay dói
nhb
cùa dièu kièn dòng chày (ly
le
dàu nuóc), càu
Irùc
dòng
cluiy
sé dot bién
lù
kiéu nhù dàu trong nuóc thành kiéu nhù nuóc
trong dàu hoàc ngUpc lai
dupe
gpi là diém chuyén pha. Diéu kièn chuyén pha
khà quan Irong, dupe nhiéu nhà khoa hpc quan tàm nghièn cùu.
0
a)

b)
e)
r~T^
?y??»T-r VrrV'y'T'r'T '''""•f^Tt
d)
e)
Jimt-rrrrrr
T-ry
:i }Zi_j.i^r-Lj.i.!JA
f)
Hình I.l
I\Iò
là phàn
Ioai
càu trùc dòng hai pha dàu nuóc
(Uieo
Trallero. 1995)
a. Dòng chày phàn tàng (ST)
b.
Dòng chày phàn tàng
co
màt bién hòn hpp
(S^f )
e.
Dòng nuóc
va
phàt tàn dàu trong nuóc
(DoAv&w)
(I.
Dòng dàu Irong nuóc (oAv)

e. Phàt tàn dàu trong
nitóc va nu(ìc
trong dàu
fDw/o& DoAv
1.
Dòng
nu<ìc lr(^pg
dàu (w/o)
11
fa)
(cj
(e)
(g)
(i)
• - • • •
M
/
-?
^S^
•
to'
(q)
® ®
«z^
(1)
(n)
(P)
(0
IFinii
1.2

Phàn Ioai càu trùc dòng chày hai pha dàu nuóc
a/b
c/d
e/f
h
"i^
k/1
m/n
()
P__.,
q/r
Dòng phàn tàng hai pha rièng bièt (ST), hoàc co lóp ngàn bi xào tròn (SM)
•
Su phàn làng cùa chat
long
va su phàt tan cùa chat
long kliàc
(Do/w
&
w;
Dw/o
&
o)
^u
phàn
làng
cùa chat
long va
su phàt tàn cùa
chat

long khàc (kiéu nuóc
va
phàn tàn nuòre trong dàu Dw/o
8L
W)
Càc lóp
piiàt
làn
fPhàl
tàn nuóc trong dàu, phàt tàn dàu trong nuóc Dw/o &
Do/w;
c()
khà
nàn*^
co
mot (t
dàu
irèn dinh
hoàc
mot ft nu.ac du<TÌ
day) )
Plìàn
làn
Idàn
phan (Dw/o;
Do/wì
Dòni^
ch;u'
hình
xuvcn/lòi

(lòi dàn, nU(Vc hình
xuyé'n
.\Nw .
Ifn
nu('rc. dàu
hìnii xuNCM
ANo)
_ _ _ _ „ —. —^
Dòng
chiiv xuyèn/lòi
(lòi
là
hón hop
nuò^c
trong dàu, vành ngoài là
nuóc DANw hoàc
nguoc
lai DANo).
Dòng chàv
lòi-xuyèn
phàn tàn (CADw, hoàc
C,-\Do).
Dòng gian doan
(Io hoàcj
)^
_„_„
Càc hat chat
long
hình càu hoàc thuòn dai nàm trong chat long khàc
(SLw, Bo hoac SLw, Bw).

12
a)
0.S
o
0.1
aa a»
0.4
et
o«
&r
o» 93
h)
-,
T-
Ì;
-fi
+ +
+ +
+
+
+ + +
+
+
+ +
+
*.
+ +
•*•
+
+

+
0
01
0.7
03
0 4
09 Oa 07
Ot
Off
oST
• MI & w
A SW
&
MI
^
MI & o
- Dw/o & Do/w
+
w/o & o/w
Hình
1.3
Phàn bo càu (rùc dòng hai pha dàu nuac trong ong ngang
Qiàt
long:
Exxol
80
va
nuóc
Duóng kfnh óng:
ID =

24.5mm
Vat lièu duóng óng: (a) thép; ( b) thuy tinh déo (plexiglass)
13
•)
I
10
p=0.898,
^1=21.8,
EOD=4.33
\
Do/w
a ST
• SM
A
Do/w & w
O
Do/v/
*
Dw/o &
Oo/w
•
Dw/o
3.01
0.1 1
>
Toc dò dàu
danii
dinh
]o [m/s]
Hình

1.4
Càu (rùc dòng hai pha dàu nuóc trong ong thép
(rD:=39.4mm,
Eo^
>
1;
Guzhov,
1973)
14
co
rn
oi
ri
r-
ff/Mvy>
vn> t^^
1
^,A,:;V.
»>-,r>i*»>!'
'C-
o
d
ro
0.2
ST
0.4
-
0.6
'
Tv le nuóc Jw/J

:
0.8

t;>
1.0
Hình
1.5
Càu trùc dòng hai pha dàu nuóc trong ong thép
15
4.3
4.4
^
\
-o-
Dàu
bién
the & nuóc OD
39mm "^
Dàu&niTcfcvìa
OD 39mm
E
4.0
+ — Dàu & nuóc
via ID 62mm
-o Dàu&nu6cvia
ID
lOOmm
(—«
e
CJ

X—Dàu
& nuóc
via
ID 194min
0 0
0.1
0.2
0.
0.4
0._^
^^"
le
nunc Jw/J
0.6
Hìidi
1.6
riiàn
tàng làng dong nuóc (rong óng
dM\
dàu
(V.I.Boico&còng
su.
l'JQ?)
(a)
fi
= 21.8 p = .9
D = 3.94
cm £0^=4.3
(b)
f\

= 31.5 p
=
.35
D=5.9cm Eoo=21.6
(C)
Ti = -14
p
=
36
D =
4.1
era Eor,=
9.3
0 .2 .4 .6 .3 1. .0 .2 ,4
6-8
1. 0 .2 .4 .6 .3 1
Ty le nuóc Jw/J
Hình
1.7
Phàn vùng càu trùc dòng hai pha dan nuóc trong óng ngang
a/ong
thép
kèm
ò'ng thuy tinh dai (Guzhov
&.
còng su)
b/6ng
thuy linh hùu co pecpech (Nadler
e/ong
thép kèm ong thuy tinh hùu ca ngàn (Arirachakaran & còng su)

17
V-L^/^a
T^OT
6ro(^
Sooci
s^oo.
Sooo
•^^oo
y^
o
' ^0
a
^O
"e
S'
-"^
a
'» ^'.li^;•o^v•!ky
* ' Cilici ai:;l I 'i'k;:Ì^V
1
i
1
i4
i
!
H*
1.
: j
k^;
i

rC *
0 )
t(ì!/-ì
-
- . •
,1
f
^
! -
4
^000
^^
xo
%0
?,0
AO
ffò
tO
-ft
é)
Tv
le
nuóc J/Jw
[%]
0.6
:J.y
IO
Tv
le nuóc
J/Jw

Hình
1.8
Tfin
hao àp suàt
Hình
1.9
Dò nh(Vt hòn hop dòng hai pha
(dàu Exxol D80 & nuóc, tò'c do
(^,
- 5
(_.„
i^^i
^
dòn^
J-2.2
m/s)
r3j
70
-
[
BO
\r
50
^10
^^
30
l
20
-
10

^
L
0.0
'tu
;^ -^
ì
•0
>
e
rt>.
&
c
W/<5_.
i
0.7
0.^^
O.n
Tv
le
nuóc Jw/J
Hình
LIO Onòiìg
kinh
[).,
cùa cac giot
long
trong dòng
Imi
pha
JS

Chirang
H.
CAC PHUONG PHAP MÒ
PH()N(;
LY
TIIUVEI CHUVÉN «Ól
CAU
TRÙC
DÒNG 2 PHA
DAU-NL^ÒC
TRONG ONG NAM NGANG
n.l.
Madfiu
Cùng vói thuc nghièm,
nhiéu
còng thùc
xàc
dinh
càc
dàc tfnh dòng
chay
nhiéu
pha da duoc xày dung trén co
so
phàn tfch ly thuyet. Tuy vày,
nhùng khàm pha chù
yéu
lai
tàp
trung vào lình vuc xàc dinh càc tfnh

chat
vàt
ly cùa tùng dòng
chày ma
chua co nhiéu còng trình nghién cùu xàc dinh diéu
kién giói han
Ccfu
trùc dòng chày. Càc còng thùc chua bao quàt duac càc kiéu
dòng chày khàc nhau va con nhiéu han che.
N.Riauner
[6,
7],
A.Valle
|31
dà
trình hày
tU(tng
doi
day
dù va
co
he thòng nhiéu còng dure toàn hoc chn phép
xàc dinh nhiéu tfnh
chat
vàt ly cùa dòng chày hai pha
lòng-lòng
khòng hoà tan
va xàc dinh diéu kién chuyén
drfi
càu trùc cùa dòng chày.

Chùng ta chi quan tàm dén dòng chày hai pha dàu-nuóc chuyén dòng
trong òng ngang; dàu spindle
NoK):
mài
dò
S5nkg/m3.
dò nhót
lOcp;
mróc:
màt do
998kg/m3,
dò
nh(ri
Icp;
dàu nuóc
là
hai
chàì long
khòng hoà tan vào
nhau va co
cjiénh lenh
tuong dòi
ve
ty trong (0.85). Duói
day
trình bay
mot so
còng thùc ca bàn co
lién
quan dén xàc dinh càu trùc va càc thòng so cùa dòng

driu
nuóc
tnìug
ong nàm ngang, nhung de tien trình
bay,
c-Ac
chi
so I duoc
su
dung thay cho càc
chi
so' goi tén dàu va 2 thay cho càc chi so
gpi
tén nuóc.
n.2.
Xàc dinh bé day dau,
mróc
trong dòng chày phàn tàng (ST)
De
nhàn
thà'y,
do
co
chénh
lech
tv trong, dàu nhe noi
lén
trén, nuóc
nàng chìm xuòng tao ra xu
thè

phàn lóp dàu. nuóc trong òng.
Co
hién tuong
phàn
làng
rò ràng: dàu trén, nuóc duói, màt phàn lóp
pluìng
(hoàc
ha\
gon
song
IKUIC
cn
mòi chiìl phn
tap càc giot dàu
troni:
h'-p
mnVc
hay
uguoc
hn
) khi
toc dò dòng chày khòng cao.
Day
là dòng chày
C(Ì
càu Irùc phàn làng ST dà
mò là Irong
chtrirng
I

(hình
l.a.b).
C(')
ihé
xày dung càc
phucmg tiìnli
càn
bang
dòniz
luong cho dòng tùng pha cùa dòng chày
va
càc
phmrng
trình quan
he
19
khàc de xàc dinh kfch
ihuóc
càc l('vp
ehàì
long
[ihii ihuòc
lón hao àp
suàl.
toc
dò dòng chày , ty le càc pha dàu
FhU(mg
trình càn bang dòng luong
viéì
cho lùng pha:

-\.
\
dx j
dp
\
Txj
i
TJ\
+
TJ]
-V
p,S.g<\nO Q
(11.2)
trong dò:
S2
p,
P2
l'i
p
PI
dicn Ifch liei dicn
h'yp
liC-n (in2)
tlicii
Ifch
lièi
dicn lóp
difói
(m2)
liiC-ii ticp gi;ip

k'rp
tròll
v;\
v;ìcli
(in)
hicn
licp xiic li'tp dirói
\'ì\
vacli
(m)
liicn
licp
xiif liiii l('r[i (in)
i\\^
siiilì (N/in")
infil
do
pli;i
I, l(Vp
iicii
(kg/m*)
iiuil
do
pila
2.
hip
dirai (kg/in')
mài
dò
pila

i (i = I. 2) (kg/m*)
giK'
ngliicng
cùa dòng chày (dò).
Diròng
òng
iiÀin
ngang.
()
=
().
ling suàì lnr(<(
pha
l-vàcli
(N/nr)
liiig
suàl
Ininl |iha
2 - vàch (N/nr)
T-
ling
suàì Infoi licn
mal giao dicn giùa 2 pha
(N/m')
Tir
hai
plnrcvng liìiih
II.
!
\l\

II.2,
suy ra:
PI
Pi
e
,V,
,V,
S,
S
•
(/',
/',
).e';in
0-0
Càc
lire
ma
sai diidc
xàc
(hiili li~r
càc
biC-ii
lln'rc
^^au:
(11 ^
./,A
Z
(II-4)
20
.^r,,^

;
f",-c\
Dai
V
'••:
y
Trung ón:
(u,-uO|
11,
-
u
(11 ^)
(11/^)
i|,
1-,.
r,
- He so ma sàt;
iip
u,
-
lòe
dò
tiung
bình pha dàu.
nui'te.
D,
duóng
kùih
thuy
lue KVp tién

(dàu)
1),
duóng
kùih
thuy
lue ìap du(U (iiU(Vc)
C,, C\.
Il,
va
11^
là
Cile ho
so. phu
ihiioc
dòng chày càc pha (tàng,
dò
nhol
dòng hoc cùa
chat
long,
(dòng eliàv
h'fp:
C,
-
(\
=lò
n, -
n.
= 1
; dòng chày ròi:

C,
-
C.
=
(),()4ò
;
n|= n.=
0.2)
lòi
)
/).
4.V,
/;
I
/;
O,
-
D.
=
4S,
4S,
;
p-^
r
P= p
va
I,
-
1,
khi

U|>u,
va
(,
= \\ klìi
u^>ii
D.
4S,
1\
khi
u, ^
u
(11.7)
(11.8)
(11.*^)
Ho sung
càc
phuo'ng Irình
(pi;in
he
pini lliuòc
giù;!
dicn
Ifch liei
dicn
[ili;i
S,
,
ST,
chicli
dai

diróng
liép
xùc càc pha
1.
2 vói
vàch
P,. P^
"^'''^
duóng
liép
xuc
giùa
hai
ph;i
P,.
chùng
la x;ic
dinh duoc
bc
day
pha 2
(nU(V.
ben
du(Vi) va
pha 1
(\ap
d-M\,
ben
trèn) Irong duóng
òng.

Thay
càc kèl
tpià
\\a hn
[ihu<yng
Irình
càn
bang
dòng
hro'ng,
xàc
dinh duoc
tón hao àp
suàl
theo
doc
duóng
òng.
II.3.
(ilioi
han
vùng
càu
Irùc phàn
tan^
nià(
phàn càch
(ron
(ST)
Clic

C(">ng Ihiic
trèn
lliièì hip
cho
dong
chiiv |iliàn
tàng
\à
elio plic|i
xàc
dinh
càc dàc
linh dòng
cluiv bang
Ifnh loàn. Dong
hai ph;i
dàu
nU(\
tiong
òng
nganu diro'ng nhicn a
dang phàn
Ifìng khi lòc
dò
ciic
|iliii
du
ihiip.
N.uig
c^io

lòe
dò dòng
cluiw
tàc
dòng
lòi
làng
leu.
mài pliàn \ap
khòng
pliàng ma
bi xào
dòng,
càc
hai
l('>ng
bi
biìl
gà)'
va
ph;il
làn vào
|iha
khàc
cìuig
IHM
diC'U kicn
l;im
21
tàng mùc khong òn dinh cùa dòng. Càc

i^hirong
irình Irình
bà\
lri>ng
11.2 se
khòng
con
chmh xàc. Vàn de dàt ra: càn xàc dinh nguóng
toc
dò
gi('à li;»n e lìii
dòng chày de
su
dung
lói
giài Irong
11.1.
Bài loàn khà
[iliùc
lap, dà duoc
Brauner va còng su
|6|
xàc làp dua
Iren ly lliuyel
ón dinh thuy dòng
luc
hoc
cùa
mài pliàu
càch giùa hai pha, ket

cpià
nhu
siui:
'
-f.i.+.l,
-
1
(11.10)
1
'
'2
'
'U
./.
=
^.
/\/)
/',ecos^
(1
-f:.y
(— n^
(V ,-l)(l_2-'")
(11.11)
./.
Il;
/^ ___^
in.
H.)
A
Pi

/\/) Jlg cos
0
7r/;,(l
r.
)/)
(11.12)
(Donu
d;1nMiU(Vf:
I.H)
)
(11!
>ì
ong
dn\
//,
rA/',,
il.
r7A/''|2
<^^^l'\2
/;,
r^^
(I -
A-
)
(^1
(T,
I
.vA/',,
_
1

rM-\,
A/7-
/),
-
p,
S
(
v;
B\
A/',,
^(h/D)
+ r /'
.V
l
.S
.\
J
+
r,^
+
(/.
-
p.
V sin ^'
(11.14)
Diiimg
I
(Mìnli
1.4)
Ilình

bay
kcl
<|iià
lùih man
xàc
diiili dimne
-H''I
lian
|ihàn viing Miiig
chay làng SI"
va
càc
vimg
kliac.
cn
sn sanli
v,<i
sn licii li
iighicin
IIK
22
II.4.
(Jiói
hall vùng
c;"ui
Irùc phAii
(Ànj.
co ma( plìnii cadi
xào dòn
(SINI)

ViKvl khòi cali Une
phàn
Ifìng on diiiji
(SI)
fdircdig
I,
hình
I
=;).
làii mie
dòng chày
chuyén .sang
dang phàn làng
cc'i
mal phàn
càdì xàn Inni
(SM).
Toc
dò
phàl
làn
hai tpia mài
phàn làng càng
can kiii
lòc dò d(>ng chày càng cao.
làng
Iiòn iityp
dàu
nuòc
ngày càng mò ròng. càu

line tiòiig
ngày càng
ihav dni
(hìnhl.lb).
f)icii
kièn bài loàn
diroc lliiCÌ
làp
(kiiòng ihàl
chàl
che)
nhu san:
Pi^hVi^r?
-')^•A"|V|(r|
-')-(r2"2 -/i"i)
/)
+
—
Pn
il':
-/'i)A,'t-<'V^-^'/,/'(",
-u^y
I
Ò
day:
p^
=
\\
P:
'\

P
'^
P
I
/l
'^2
* P2
-S
f
1
/•s
1
w
>()
i P2
D(d,^/dli)/v
1/
2
s,(/),
i/vSA)
(11.1^)
(ll.lò)
Cnc
duóng 2\v là ket
(puì lùili
xàc dinh
r;uih
gi('à
cà'u
tn'ic

SM
v('à
eàu
tuie
Do/w
(*<:
\v
\'à
2o là ranh
gi('à
giùa
SM
\l\
Dw/o
(hình 1.4). Trong
lime
le.
kfch
thii('i'c
Ciic
hai
dàu
C('Ì
tlitlành hU('yng dc-n
su lièn lue cùa
l(V|i [iliàn
tàng. De
tàng dò chfnh xàc, càn
bd
sung thcm

diéu
kièn sau:
.V,
cos*'^
<
m/;,,^
/
4
,
d^,
6a
ni
2
(11.17)
II.5.
Clinyéii
doi sang
ciiw liùc
dan^
phàn làn
I)o\\
\à
I)\v
o
Càn
Ime
(huu*
phàn làn hoàn toàn
dÀw lioiig ntroc t("in
i;ii

khi
CIIOIIÌ:
dn
lòi Ironu pliii
h'ìim
chi lo'n
de phàn làn
pli;i
dàn
llianli cà( gmi vi) kicli
llitr'H-
nh('> \'à
hình
tàn.
23
d
=
C,,,£o„"V.;'''^Re:"«
>1
(11.18)
Trong dò:
We^=^l-
;
Re.=^
(J
(IM9)
Hàng
sÒ
q,^
phu thuòc lình trang phàt tàn

va
co nhiéu còng thùc
kh?
nhau de'
tnili
d,„.,^
tuy
Iheo
dò rÒi dòng chày
va
vi
tri
hat
long
trong Òng
va
duóng
kùili i('ri
han
d^.,.
i/max
(p
ìrD^
D
<-,.
-
) 55
^0/Ia^
V
^