Flow regimes, hold–up and pressure drop for two phase flowin helical coils

Authors

  • A. K. Saxena,

    1. Technische Chemie, Universität Oldenburg, D–2900, Oldenburg, West Germany
    Current affiliation:
    1. Indian Institute of Petroleum, Dehradun 248 005, India
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  • A. Schumpe,

    1. Technische Chemie, Universität Oldenburg, D–2900, Oldenburg, West Germany
    Current affiliation:
    1. GBF–Mascheroder Weg 1, D–3300 Braunschweig, West Germany
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  • K. D. P. Nigam,

    Corresponding author
    1. Technische Chemie, Universität Oldenburg, D–2900, Oldenburg, West Germany
    • Department of Chemical Engineering, I.I.T. Delhi, Hauz Khas, New Delhi 110 016, India
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  • W. D. Deckwer

    1. Technische Chemie, Universität Oldenburg, D–2900, Oldenburg, West Germany
    Current affiliation:
    1. GBF–Mascheroder Weg 1, D–3300 Braunschweig, West Germany
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Abstract

Experimental results on flow pattern, hold–up and pressure drop are presented for cocurrent upward and downward air water flow in helical coils. A tube of 0.01 m internal diameter was used and the ratio of coil to tube diameter was varied from 11 to 156.5. Water flow rate was varied from 4.9 × 10-6 m3/s to 92 × 10-6 m3/s while the range of gas flow rate covered was 83 × 10-6 m3/s to 610 × 10-6 m3/s.

A new mechanistic approach is proposed to correlate pressure drop data in coils. The proposed model retains the identity of each phase and separately accounts for the effects of curvature and tube inclination resulting from the torsion of the tube. This makes it possible to use a single model to predict pressure drop for both upward and downward two–phase flow in coiled tubes. Required correlations for hold–up, interfacial friction factor and friction factors for individual phases are provided.

Abstract

On présente des résultats expérimentaux sur le diagramme d'écoulement, la rétention et la perte de charge pour un écoulement air eau à cocourant ascendant et descendant dans des serpentins hélicoïdaux. Un tube de 0,01 m de diamètre interne a été utilisé et on a fait varier le rapport entre le serpentin et le diamètre du tube entre 11 et 156,5. On a fait varier le débit d'eau de 4,9 × 10-6 m3/s à 92 × 10 6 m3/s à tandis que la gamme du débit du gaz étudiée variait de 83 × I0-6 m3/s à 610 × I0-6 m3/s.

On propose une nouvelle approche mécanistique pour corréler les données de perte de charge dans les serpentins. Le modèle proposé identifie chaque phase et tient compte séparemment des effets de la courbure et de l'inclinaison du tube dues à la torsion du tube. Il est ainsi possible d'utiliser un modèle simple pour prédire la perte de charge à la fois pour l'écoulement diphasique ascendant et descendant dans les tubes en spirales. On présente les corrélations requises pour la rétention, le facteur de friction interfaciale et les facteurs de friction pour chaque phase.

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