Modèles de pertes de charges par frottement

Modèles de pertes de charges par frottement

 

  Il existe de nombreux modèles pour prédire les pertes de charges diphasiques par frottement en gravité normale. Nous en avons essayé six. Certains prenant le parti de modéliser les fluides comme un seul fluides : les modèles homogènes. D'autres prenants en compte à la fois les contributions des deux phases.

  Ces modèles utilisent la même relation pour le calcul des coefficients de friction :

$f = \frac {16}{Re}  $ si Re < 2000, le régime est alors laminaire

$f = \frac {0.079}{Re ^ {0.25}} $ si Re > 2000, le régime est alors turbulent

$$ \frac {dP}{dz}= - \frac {2 fG^2}{\rho D}$$

  Nous présenterons d'abord les modèles et leur origine, puis nous les comparerons avec des données expérimentales. Les données ayant étés obtenues avec des fluides différents, les graphes présentés seront sans dimension.

Les modèles à un fluide.

Les modèles à deux fluides.

  Parmi les modèles que nous avons testés, le modèle Beattie et Whalley est celui qui donne les meilleurs résultats. Le modèle d'Awad donne des résultats comparables, mais il fait appel à une constante qui peut varier, il est donc moins robuste.

  Nous nous sommes appuyés sur les données en écoulements annulaire de :

I. Chen and R R. Downing. Measurement and correlation of two-phase pressure drop under microgravity conditions. Thermophysics, 5 : 514, Oct-Dec 1991.

W. S. Bousman and A. E. Dukler. Studies of gaz-liquid flow in microgravity : void fraction, pressure drop and flow patterns. Fluid Mechanics in Microgravity Session, AND-Vol. 174/FED-Vol. 175, December 1993.

J. B. McQuillen, A. E. Dukler, J. A. Fabre and R, Vernon. Gas-liquid flow at microgravity conditions : flows pattern and their transitions. International Journal of Multiphase Flow, 14 :389, 1988.

K. S. Rezkallah. Weber number based flow-pattern maps for liquid-gas flow at microgravity. International Journal of Multiphase Flow, Vol 22, No 6, pp 1265-1270, 1996.

M. Narcy, E. De Malmazet, C. Colin. Flow boiling in straight heated tube under microgravity conditions. ECI 8th International Conference on Boiling and Condensation Heat Transfer, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, 3-7 June 2012 Lausanne, Switzerland.