Search

Two-phase flow with gas-liquid component is commonly applied in industries, specifically in the refinery process of liquid products. Oil products with bubbles contents are undesirable in a production process. This paper describes an investigation of a process mechanism regarding the bubble breakup of the two-phase injection into quiescent water. The analytical model was developed based on the force mechanism of water flow at the bubble interface. The inertia force of water flow continually pushes the bubble while the drag force resists it. The bubble gets shapes change that affects the hydrodynamic flow around the bubble. Vortices with high energy density impact and make the stress interface over its strength so that the interface gets tear. The experiment was carried out by observing in the middle part of the injected flow. It was found that the forming process of bubble breakup can be explained as the following steps:1) sweep model is a bubble pushed by the inertial force of water flow. The viscous force of water shears the surface of the bubble. The effect of both forces, the bubble changes its shape. Then trailing vortex starts to appear in near bubble tail. The second flow of water is in around of the bubble to strengthen the vortex energy density that causes fragments to detach from the parent bubble;2) stretching model, the apparent bubble has high momentum force infiltrated in stagnant water depth and bubble ends are stretched out by the inertial force of the bubble and viscous force of water. The bubble surface has experienced stretching and tearing become splitting away. Based on the finding, the breakup process is highly dependent on the momentum of water flow, which triggers the secondary flow as the initial process of vortex flow, and it causes the tear of the bubble surface due to angular momentum, Двухфазный поток с газожидкостным компонентом широко применяется в промышленности, в частности в процессе переработки жидких продуктов. Нефтепродукты с содержанием пузырьков нежелательны в процессе производства. В данной работе описывается исследование механизма процесса, связанного с разрывом пузырьков при двухфазном впрыскивании в стоячую воду. Разработана аналитическая модель на основе силового механизма потока воды на границе раздела пузырька. Инерционная сила потока воды непрерывно толкает пузырь, в то время как сила сопротивления сопротивляется ему. Пузырь меняет форму, что влияет на гидродинамический поток вокруг пузыря. Вихри с высокой плотностью энергии ударяют и создают границу раздела напряжений сверх прочности, вследствие чего граница раздела разрывается. Эксперимент проводился путем наблюдения в средней части впрыскиваемого потока. Было установлено, что процесс образования пузырькового разрыва можно объяснить следующими этапами:1) модель развертки, пузырь, толкаемый инерционной силой потока воды. Вязкая сила воды сдвигает поверхность пузырька. Под действием обеих сил пузырь меняет свою форму. Затем вблизи хвоста пузырька начинает появляться концевой вихрь. Второй поток воды находится вокруг пузыря, усиливающий плотность вихревой энергии, которая заставляет фрагменты отделяться от исходного пузыря;2) модель растяжения, пузырь имеет высокую импульсную силу при проникновении в стоячую воду, и концы пузырька растягиваются инерционной силой пузырька и вязкой силой воды. Поверхность пузыря испытала растяжение и разрыв и стала расщепляться. Исходя из полученных результатов, процесс разрыва сильно зависит от импульса потока воды, который запускает вторичный поток как начальный процесс вихревого потока, что вызывает разрыв поверхности пузыря за счет углового момента, Двофазний потік з газорідинним компонентом широко застосовується в промисловості, зокрема в процесі переробки рідких продуктів. Нафтопродукти з вмістом бульбашок небажані в процесі виробництва. У даній роботі описується дослідження механізму процесу, пов'язаного з розривом бульбашок при двофазному уприскуванні в стоячу воду. Розроблено аналітичну модель на основі силового механізму потоку води на межі розділу бульбашки. Інерційна сила потоку води безперервно штовхає бульбашку, в той час як сила опору чинить опір йому. Бульбашка змінює форму, що впливає на гідродинамічний потік навколо бульбашки. Вихори з високою щільністю енергії вдаряють і створюють межу розділу напруг понад міцності, внаслідок чого межа розділу розривається. Експеримент проводився шляхом спостереження в середній частині уприскуваного потоку. Було встановлено, що процес утворення бульбашкового розриву можна пояснити наступними етапами:1) модель розгортки, бульбашка, що штовхається інерційною силою потоку води. В'язка сила води зрушує поверхню бульбашки. Під дією обох сил бульбашка змінює свою форму. Потім поблизу хвоста бульбашки починає з'являтися кінцевий вихор. Другий потік води знаходиться навколо бульбашки, що підсилює щільність вихрової енергії, яка змушує фрагменти відділятися від вихідної бульбашки;2) модель розтягування, бульбашка має високу імпульсну силу при проникненні в стоячу воду, і кінці бульбашки розтягуються інерційної силою бульбашки і в'язкою силою води. Поверхня бульбашки зазнала розтягнення і розрив і стала розщеплюватися. Виходячи з отриманих результатів, процес розриву сильно залежить від імпульсу потоку води, який запускає вторинний потік як початковий процес вихрового потоку, що викликає розрив поверхні бульбашки за рахунок кутового моменту

Two-phase liquid-gas injection constitutes an important industrial process that is used in most separators. At the early step of injection, a cylindrical bubble is formed. As time elapses, the bubble shape becomes more complex and very difficult to analyze. In this study, a simple analytical model is developed to explain bubble shape changes. The analytical model was developed based on water flow inertia that continually pushes the bubble while the drag force resists it so that the frontal area of the bubble increases. The bubble size and frontal area were estimated using the assumption of the equilibrium between inertia force and drag force neglecting viscous force. From the estimation, the role of the vortex ring from the difference between theoretical and experimental results can be identified. The analytical model was verified through experimental data collected on the shape deformation induced by bubble motion at the beginning of injection. The experimental data used as verification were measured from the bubble nose image with ten times repetition having the uncertainty of ±6 %. The experimental method is conducted by injecting a bubble along the horizontal direction into a water pool. The inertial force of the water flow in front of the bubble nose generates the bubble. The bubble suddenly changes its shape, moves in the form of a bubble jet, and undergoes gradual shape changes. The frontal area of the bubble increases and reaches a maximum at the terminal velocity point. The bubble shape deformation is affected by the inertial force of the water flow that pushes the bubble forward. Accordingly, the bubble changes its shape from cylindrical to spherical, and then to an ellipsoidal disk. When the bubble attains terminal velocity, the inertial force becomes equal to the drag force. The edge of the ellipsoidal disk bubble exhibits increased surface tension. The difference between experimental data and the analytical model is due to the complex fluid and dynamic flow surrounding the bubble. The mathematical framework proposed in this work is envisaged to be an important tool for the prediction of the bubble frontal area, Двухфазное впрыскивание жидкого газа представляет собой важный промышленный процесс, который используется в большинстве сепараторов. На ранней стадии впрыскивания образуется цилиндрический пузырь. С течением времени форма пузыря становится все более сложной и очень трудной для анализа. В данном исследовании, разработана простая аналитическая модель для объяснения изменения формы пузыря. Аналитическая модель была разработана на основе инерции потока воды, который непрерывно толкает пузырь, в то время как сила сопротивления сопротивляется ему, так что лобовая площадь пузыря увеличивается. Размер пузыря и его лобовую площадь оценивали с использованием предположения о равновесии между силой инерции и силой сопротивления, пренебрегая вязкой силой. Исходя из оценки, можно определить роль вихревого кольца по разнице теоретических и экспериментальных результатов. Аналитическую модель проверяли с помощью собранных экспериментальных данных по деформации формы, вызванной движением пузыря в начале впрыскивания. Экспериментальные данные, использованные в качестве проверки, измеряли по изображению носа пузыря с десятикратным повторением с погрешностью ± 6%. Экспериментальный метод проводится путем впрыскивания пузыря по горизонтальному направлению в бассейн с водой. Инерционная сила потока воды перед носом пузыря создает пузырь. Пузырь внезапно меняет свою форму, движется в виде пузырьковой струи и претерпевает постепенные изменения формы. Лобовая площадь пузыря увеличивается и достигает максимума в конечной точке скорости. На деформацию формы пузыря влияет инерционная сила потока воды, которая толкает пузырь вперед. Соответственно, пузырь меняет свою форму с цилиндрической на сферическую, а затем на эллипсоидальный диск. По достижению пузырем предельной скорости, сила инерции становится равной силе сопротивления. Край пузыря в виде эллипсоидального диска демонстрирует повышенное поверхностное натяжение. Разница между экспериментальными данными и аналитической моделью обусловлена сложным текучим и динамическим потоком, окружающим пузырь. Предполагается, что математическая база, предложенная в данной работе, станет важным инструментом для прогнозирования лобовой площади пузыря, Двофазне впорскування рідкого газу являє собою важливий промисловий процес, який використовується в більшості сепараторів. На ранній стадії впорскування утворюється циліндрична бульбашка. З плином часу форма бульбашки стає все більш складною і дуже важкою для аналізу. В даному дослідженні, розроблена проста аналітична модель для пояснення зміни форми бульбашки. Аналітична модель була розроблена на основі інерції потоку води, який безперервно штовхає бульбашку, в той час як сила опору чинить опір йому, так що лобова площа бульбашки збільшується. Розмір бульбашки і його Лобову площу оцінювали з використанням припущення про рівновагу між силою інерції і силою опору, нехтуючи в'язкою силою. Виходячи з оцінки, можна визначити роль вихрового кільця по різниці теоретичних і експериментальних результатів. Аналітичну модель перевіряли за допомогою зібраних експериментальних даних по деформації форми, викликаної рухом бульбашки на початку впорскування. Експериментальні дані, використані в якості перевірки, вимірювали по зображенню носа бульбашки з десятикратним повторенням з похибкою ± 6%. Експериментальний метод проводиться шляхом уприскування бульбашки в горизонтальному напрямку в басейн з водою. Інерційна сила потоку води перед носом бульбашки створює бульбашку. Бульбашка раптово змінює свою форму, рухається у вигляді бульбашкового струменя і зазнає поступові зміни форми. Лобова площа бульбашки збільшується і досягає максимуму в кінцевій точці швидкості. На деформацію форми бульбашки впливає інерційна сила потоку води, яка штовхає бульбашку вперед. Відповідно, бульбашка змінює свою форму з циліндричної на сферичну, а потім на еліпсоїдальний диск. По досягненню бульбашкою граничної швидкості, сила інерції стає рівною силі опору. Край бульбашки у вигляді еліпсоїдального диска демонструє підвищений поверхневий натяг. Різниця між експериментальними даними та аналітичною моделлю обумовлена складним текучим і динамічним потоком, оточуючим бульбашку. Передбачається, що математична база, запропонована в даній роботі, стане важливим інструментом для прогнозування лобової площі бульбашки

The purpose of this study was to observe the chemical compounds composition in coal after a liquefaction process. Based on the test results, it is obtained some of the compounds contained in liquid coal. The dominant compound is Naphthalene, benzene and methyl groups. This compound is a hydrocarbon compound which allows to be used as a fuel.