Non-Uniform Distribution of Two-Phase Flows through Parallel Identical Paths

Authors

  • John R. Grace,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical and Biological Engineering, The University of British Columbia, 2360 East Mall, Vancouver, BC, Canada V6T 1Z3
    • Department of Chemical and Biological Engineering, The University of British Columbia, 2360 East Mall, Vancouver, BC, Canada V6T 1Z3
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  • Heping Cui,

    1. Department of Chemical and Biological Engineering, The University of British Columbia, 2360 East Mall, Vancouver, BC, Canada V6T 1Z3
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  • Said Seh Elnashaie

    1. Pennsylvania State University at Harrisburg, Middletown, PA, U.S.A. 17057-4898
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Abstract

When a single-phase fluid splits, passes through identical paths in parallel, and then recombines, the flow distributes itself uniformly among the multiple paths. However, when multi-phase suspensions travel through identical parallel paths, the flow distribution can be significantly non-uniform. Although the uniform distribution is a solution of the governing equations, this solution may be an unstable steady-state solution between two or more stable solutions, or one of an array of possible steady-state solutions. This multiplicity has arisen in practice for multiple vertical channels within fluidized beds, for cyclones in parallel, and for distributed feed suspension flows. Simple theories are employed to explain the principles involved for two cyclones and for a pair of risers in parallel.

Abstract

Lorsque un fluide monophasique se divise, passe par des trajectoires parallèles identiques, puis se recombine, l'écoulement se distribue uniformément dans les différentes trajectoires. Cependant, lorsque des suspensions polyphasiques se déplacent avec des trajectoires parallèles identiques, la distribution de l'écoulement peut être très non uniforme. Bien que la distribution uniforme soit une solution des équations gouvernantes, elle peut aussi être une solution à l'état permanent instable entre deux ou plusieurs solutions stables, ou une solution parmi un ensemble de solutions possibles à l'état permanent. Cette multiplicité est apparue en pratique pour des canaux verticaux multiples dans des lits fluidisés, pour des cyclones en parallèle, et pour des écoulements de suspensions à alimentation distribuée. On fait appel à des théories simples pour expliquer les principes induits pour deux cyclones et pour une paire de colonnes montantes en parallèle.

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