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Effect of heat flux on pressure drop in low pressure flow boiling in a horizontal tube

Authors


Abstract

There has been a lack of research specifically examining the effect of heat addition on frictional pressure drop in two phase flow systems. The work presented herein is a result of a series of experiments, using a low pressure steam-water loop to investigate this effect. It was found that the application of constant heat flux results in a significant increase in frictional pressure drop at certain qualities. It was also found that increasing mass flux or decreasing system pressure shifts the maximum pressure drop towards lower qualities. The observed phenomenon is believed to be the result of liquidvapour interactions at the slug-annular flow regime transition. This has been confirmed by flow pattern analysis using Mandhane's flow map.

Abstract

Jusqu'à présent il n'y a pas eu suffisamment de travaux de recherche pour analyser l'effet d'un apport de chaleur sur la perte de charge dans des systèmes d'écoulement à deux phases. Le travail présenté ici résulte d'une série d'expériences, dans lesquelles on a employé une boucle de vapeur et d'eau à basse pression, poui étudier cet effet. On a trouvé que l'application d'un flux de chaleur constant produisait une augmentation importante de la perte de charge dans certaines conditions; on a aussi constaté que l'augmentation du flux niassique ou la diminution de la pression du système diminuait la perte de charge maximale. On croit que le phénomène observé résulte des interactions liquide-vapeur lors de la transition du régime d'écoulement “slug” en régime d'écoulement annulare; cette hypothèse a été confirmée par l'analyse des profils d'écoulement utilisant le diagramme de Mandhane.

Ancillary