Temperature distribution and heat transfer in annular two-phase (liquid-liquid) flow



An analysis of the temperature distribution in a laminar annular two-phase liquid-liquid flow inside a semi-infinite circular pipe is given. Graetz's general approach is adopted here so that the arbitrary temperature distribution at the inlet of the pipe is expressed by a series of eigenfunctions. The discontinuities in the physical properties of the fluids at their interface are accommodated by utilizing Graetz's method in a modified form.

Attention is focused on the case where the less viscous fluid forms a thin annular film adjacent to the wall. It is shown that in order to heat a viscous oil it is more effective to allow the oil to flow inside a thin water annulus. As compared with the usual method of fuel oil heating, the system proposed has the advantages of improved surface conductivity as well as a reduced pressure gradient (due to the reduced viscosity of the water layer).


La distribution des températures dans l'écoulement annulaire de deux liquides dans une conduite circulaire semi-infinie est présentée pour le régime laminaire. La méthode générale de Graetz a été utilisée afin d'exprimer la distribution de température arbitraire à l'entrée de la conduite, sous forme de séries de fonctions propres. D'autre part, une méthode de Graetz modifiée tient compte de discontinuités des propriétés physiques à l'interface des fluides.

Une attention spéciale est portée au cas où le liquide de viscosité moindre forme un mince film annulaire près de la paroi. II est démontré que pour chauffer une huile visqueuse il est plus efficace qu'elle circule à l'intérieur d'un mince film d'eau. Ce système proposé possède des avantages sur le système conventionnel de chauffage d'huile quant à la conductivité de surface et la perte de charge.