El flujo bifásico en tuberías verticales no ha sido investigado tan extensamente como el flujo en tuberías horizontales. La mayoría de la información disponibles para flujos verticales ascendentes. El trabajo de Oshinowo y Charles trajo como consecuencia una clasificación útil de los regímenes de flujo observados en flujos verticales ascendentes. Estos autores han proporcionado a su vez una descripción de regímenes típicos en flujos verticales descendentes.
Regímenes de flujo BURBUJAS COAGULO SUAVE COAGULO DISPERSO COAGULO
ESPUMOSO ESPUMA (NEBLINA ANULAR)ANULAR
Patrones de flujo observados en flujo vertical ascendente
1. Flujo de Burbuja. El líquido que fluye hacia arriba forma la fase continua con gas disperso formando burbujas individuales. Estas burbujas están
tamaño, número y velocidad al incrementar el flujo de gas. La velocidad de la burbuja puede diferir sustancialmente de la velocidad de la fase líquida. 2. Flujo de Coágulo Suave. El gas fluye en burbujas grandes de forma de bala
con una superficie limitante características y sin formación de espuma o burbujas en la fase líquido.
3. Flujos de Coágulo Disperso. Este patrón de flujo, obtenido a tasas mayores de flujo de gas, es similar al flujo de coágulo calmado excepto por la formación de espuma en la parte trasera de la burbuja. Existe así mismo un incremento en el tamaño y la velocidad de ascenso de las burbujas con respecto a la pared.
4. Flujo de Coágulo Espumoso. Este patrón de flujo representa la transición al flujo de espuma. Existe formación de espuma a todo lo largo de la superficie limitante de las grandes burbujas de gas. Cada burbuja, que se mueve muy rápido, está cercada por una película de fluido la cual está atrapada por la parte trasera del coágulo de gas que se mueve más rápido.
5. Flujo de Espuma. En este patrón de flujo, las burbujas se degeneran y combinan con el líquido para formar una mezcla altamente turbulenta. 6. Flujo Anular. El gas fluye hacia arriba en el núcleo del tubo con el líquido
moviéndose hacia arriba, pero más lentamente, como una película en las paredes del canal. El gas transporta consigo parte del líquido atrapado como pequeñas gotas. Cuando la velocidad del gas es mucho mayor que la de la película anular del líquido, se desprenden más pequeñas gotas hasta que casi todo el líquido es atrapado en el núcleo del gas.
NUCLEO BURBUJEANTE COAGULO BURBUJEANTE PELICULA DESCENDENTE PELICULA DESCENDENTE BURBUJEANTE ESPUMOSO ANULAR (NEBLINA ANULAR)
Patrones de flujo observados en flujo vertical descendente
1. Flujo de Núcleo Burbujeante. El gas se dispersa de nuevo en forma de burbujas individuales en el líquido que fluye hacia abajo. No obstante, estas
dispersas. Las burbujas son de varios tamaños y formas. El radio del núcleo totalmente desarrollado y los tamaños de las burbujas aumenta al incrementarse la tasa de flujo del vapor y dependen así mismo de las propiedades físicas del líquido.
2. Flujo de Coágulo Burbujeante. Este patrón de flujo se caracteriza por la presencia de grandes burbujas de vapor. El extremo superior rasante de la burbuja o coágulo es algo redondeado debido a su flotabilidad con respecto al líquido y está generalmente libre de pequeñas burbujas dispersas de gas. Ninguna acción de excitabilidad es visible en este extremo. El extremo sobresaliente inferior, por otra parte, forma una espuma a los lados del coagulo de gas. Como resultado de esto, el líquido aprisionado entre dos coágulos de gas es usualmente muy burbujeante, decreciendo a cero la concentración de burbujas cerca del extremo romo rasante del coágulo de gas al frente. A medida que incrementa el flujo de gas, aumenta la distorsión de los coágulos de gas, asumiendo el movimiento de estos un espiral que desciende preferentemente a lo largo de las paredes del tubo. El patrón de flujo coágulo-burbujeante no es tan violento como el flujo de coagulo ascendente.
3. Flujo de Película Descendente. El líquido fluye en forma de película fina, que en general no contiene burbujas de gas. La superficie de la película es ondulante y el núcleo de gas contiene pocas o ninguna gota de líquido. Las tasas de flujo de gas y de líquido son, usualmente, bajas para este patrón de flujo. Existe una tendencia fuerte a que se desarrollen zonas secas en las paredes del tubo.
4. Flujo de Película Descendente Burbujeante . Este patrón de flujo es similar al flujo de película que cae excepto que la película del líquido es más gruesa y contiene pequeñas burbujas dispersas de gas. La película se mueve más rápidamente y la acción del rompimiento por deslizamiento del núcleo de gas es más importante. Existe un proceso continuo de desburbujación de la película a medida que la mezcla fluye hacia abajo. Se pueden formar puentes ocasionales de líquido a través del tubo. Existe menor tendencia a la formación de zonas secas.
5. Flujo Espumoso Este patrón de flujo es similar al flujo espumoso en flujo vertical ascendente. Los coágulos de gas son muy inestables y se unen al líquido. La mezcla es turbulenta pero mucho menos agitada que en el flujo espumoso ascendente.
bifásica fluyendo hacia abajo, es la misma que para el flujo vertical ascendente. El líquido fluye hacia abajo como una película anular con el núcleo de gas moviéndose a alta velocidad y conteniendo algunas pequeñas gotas de líquido.