Mis on rõngasvool?

Rõngasvool on vedeliku ja gaasi liikumise meetod torustikus, kus kergema molekulmassiga materjal voolab toru keskosast alla ja raskema molekulmassiga materjal moodustab õhukese kile, mis voolab mööda toru seina. Seda on sageli näha naftatööstuses, kus voolukiirused on suured ja see võib esineda nii horisontaalses kui ka vertikaalses torus. Süüteaine või -gaas võib olla ka udu või kolloidse suspensiooni kujul, mida tuntakse emulsioonina. Voolavate materjalide liides ei pruugi olla täpne ja võib hõlmata gaasi ja vedeliku segusid.

Rõngakujulise voolu kõikumised liigitatakse laineliseks vooluks, kus esineb ebakorrapärasusi, või laineliseks rõngakujuliseks vooluks. Õrn rõngakujulise voolu korral suureneb voolukiiruse suurenedes gaasikuulikeste kolloidne suspensioon südamikus ja see viib gloobulite levimiseni laialivalguvateks triipudeks ja tükkideks. Olemas on ka mitut muud tüüpi voolurežiimid, sealhulgas mull-, nälk- ja püsttoru vool vertikaalses torus, samuti kihiline ja kihiline-laineline horisontaaltorus.

Rõngakujuliste voolukiiruste arvutamine võib olla keeruline, kuna võrrandid nõuavad torujuhtme sisediameetri täpset mõõtmist. See varieerub, kuna rõngakujulisel voolul on vooluvaba piir, mis muudab toru sisemuse efektiivset läbimõõtu. Sõltuvalt kasutatavast arvutusmeetodist on täpseid väärtusi raske leida.

Rõngakujulise voolu määramiseks kasutatakse tavaliselt kahte võrrandiseeriat. Esimest nimetatakse niisutatud perimeetri vooluks, kus toru efektiivne läbimõõt jagatakse sisemise ja välimise vooluala ruutkorrutisega. Niisutatud perimeetri arvutused ei ole ideaalsed, kuna need põhinevad täielikult sisemise voolu lahutamisel välisvoolust, arvestamata vooluta piirkonda. Petroleum Engineering meetodis kasutatakse sisemise ja välimise voolu võrdlemiseks keerukamat meetodit ning teadaolevalt saadakse voolukiiruse tulemused, mis on umbes 40% kõrgemad kui Wetted Perimeter meetodil. Näib, et naftatehnoloogia võrrandid peegeldavad tegelikku mõõdetud voolukiirust paremini kui märgatud perimeetri meetod, kuid märgatud meetod on akadeemilises inseneritöös kasutatav standard.

Rõngakujulise voolu puhul tuleb arvesse võtta ka hõõrdetegureid. Üks meetod on toru välispinna kasutamine hõõrdumise hindamiseks. Kaalutud andmete põhjal luuakse ka keskmine hõõrdumine ja mõlemat peetakse õigustatud lähenemisviisiks.
Samuti on gaasi-vedeliku voolul torus erinevad etapid, kus toimuvad üleminekud erinevat tüüpi voolurežiimide vahel. Üleminekud võivad hõlmata nihkeid rõngakujuliselt rõngakujulisele ja pistik rõngakujulisele voolule vertikaalses torus. Horisontaalses torus hõlmavad levinumad üleminekud vooluskeemides nälkja üleminekut rõngakujuliseks. Nendel, nagu ka paljudel muudel voolu olekutel ja üleminekutel, on ainulaadsed matemaatilised mudelid, mille abil saab arvutada, milline on praegune voolukiirus torus.