Kim, Jin-Man;Lee, Jun-Hee;Yoon, Yong-Kwan;Kim, Heuy-Dong
Proceedings of the KSME Conference
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2007.05b
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pp.3215-3220
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2007
Gas-liquid separator has been designed for the sake of reducing expenses associated with production operations. To date, a number of gas-liquid separators have been installed and put to use for various applications. Despite the advantages of simple and compact configuration of separator with no moving part, its efficient operation is limited in terms of total pressure losses, separation performance and flow-induced noise and vibration, which are closely associated with the very complicated flow phenomena involved. In the present study, a gas-liquid centrifugal separator with a swirl vane is investigated for the purpose of water separation from compressed moisture air. The 3D Navier-Stokes equations are numerically solved using a fully implicit finite volume scheme. Based upon the obtained solutions, tangential velocities, centrifugal forces, vortices and total pressure losses are analyzed to find out the best design parameters. From the present study, several attempts are made to improve the performance of conventional separators of centrifugal type.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.29
no.6
s.237
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pp.671-686
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2005
The transient nature and complex geometries of two-phase gas-liquid flows cause fundamental difficulties when measuring flow velocity using an electromagnetic flowmeter. Recently, a current-sensing flowmeter was introduced to obtain measurements with high temporal resolution (Ahn et al.). In this study, current-sensing flowmeter theory was applied to measure the fast velocity transients in slug flows. The velocity fields of axisymmetric gas-liquid slug flow in a vertical pipe were obtained using Volume-of-Fluid (VOF) method, and the virtual potential distributions for the electrodes of finite size were also computed using the finite volume method for simulating slug flow. The output signal prediction for slug flow was carried out from the velocity and virtual potential (or weight function) fields. The flowmeter was numerically calibrated to obtain the cross-sectional liquid mean velocity at an electrode plane from the predicted output signal. Two calibration parameters are proposed for this procedure: a flow pattern coefficient and a localization parameter. The flow pattern coefficient was defined by the ratio of the liquid resistance between the electrodes for two-phase flow with respect to that for single-phase flow, and the localization parameter was introduced to avoid errors in the flowmeter readings caused by liquid acceleration or deceleration around the electrodes. These parameters were also calculated from the computed velocity and virtual potential fields. The results can be used to obtain the liquid mean velocity from the slug flow signal measured by a current-sensing flowmeter.
An experimental study on the spray characteristics of aerated-liquid jets discharged from effervescent injectors to a subsonic crossflow was conducted to investigate effects of a gas to liquid mass ratio (GLR) and a ratio of the orifice length to the diameter (L/d). The present effervescent injectors consist of a plain orifice injector and an aerator. To analyze breakup length and spray trajectory, instantaneous spray images were taken by a high speed camera. As the GLR increased, the spray penetration became higher under the same liquid mass flow rate and the breakup length became shorter due to the bubble expansion or the annular liquid film breakup. To predict the spray trajectory of two-phase flow jets into the crossflow, the homogeneous and the separated flow models were compared.
In the present study, the gas injection system based on air-water model was designed to investigate the behavior characteristics of bubbles injected into a ladle. The parameters such as gas volume fraction and bubble rise velocity were exprementally measured in a gas-liquid flow region. To measure gas volume fraction, an electo-conductivity probe was used and bubble rise velocity was obtained by a high speed CCD camera. Gas volume fraction was symmetric to the axis of nozzle secured on the bottom of a ladle. The bubble rise velocity was calculated for two different experimental conditions. That is, gas flow conditions were following two case: 1) Q = $0.63{\times}10^{-4}$$m^{3}/s$, 2) $1.26{\times}10^{-4}$$m^{3}/s$. As a gas injected into the liquid ladle, the liquid-phase region is circulated by bubbles' behavior. The bubble rise velocity was influenced of the circulation flow of liquid phase. As a result, the bubble rise velocity was appeared higher middle region of ladle than near the nozzle.
Kim, Dong-Kyun;Lee, Cheol-Jae;Bae, Suk-Tae;Cho, Dae-Hwan
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.13
no.3B
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pp.14-21
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1999
As an effective means to convey crushed materials from seabed to onboard ship and to raise hazardous or abrasive liquids, air-lift pump provides a reliable mechanism due to its simple configuration and easy-to-operate principle. The present study is focused on investigation of related performance by the analysis program based on the gas-liquid two-phase flow in circular pipes. The program covers pump operating in isothermal and vertical two-phase flow with Newtonian liquids. It is summarized as important result that an optimum air mass flow rate exists for the maximum lifted liquid mass flow rate in terms of a given submergence rates. The comparison between riser performance of the conveyed liquid flow rate calculated by the computer program and measured data with large scale air lift pump system constructed in 200 meter depth vertical tank reveals similar distribution.
The pressure drop in a Venturi Scrubber is predicted using the Eulerian-Lagrangian Method, which is one of the numerical methods to solve the dispersed two-phase flow. KIVA-3V Code is modified to solve the coupled gas-liquid two-phase flow field. The liquid is assumed to be injected through the nozzles with the Rosin-Rammler drop size distribution. The computational results shows good agreement with the experimental data.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.10
no.3
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pp.335-342
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1986
The feasibility of simultaneous measurement of gas-liquid tow-phase flowrate and quality with a sharp-edged orifice has been investigated. Instantaneous pressure drop curves were monitored for various combinations of gas and liquid flowrates in the bubbly flow regime and some statistical properties of the curves were calculated. The time-averaged value of pressure drop increases with increasing gas and liquid flowrate, whereas the mean amplitude and the intensity of fluctuation monotonically increase as void fraction becomes larger in the flow regime. The statistical furctions for the instantaneous curves indicate a consistent pattern throughout the flow regime and the probability density function, which as a single-peaked and symmetrical distribution, is well predicted by the Gaussian distribution function. The results indicate that simultaneous determination of two-phase flowrate and quality may be possible based upon the statistical analysis of instaneous pressure drop curves measured in a sharp-edged orifice.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.14
no.5
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pp.1290-1299
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1990
Characteristics of flow patterns in horizontal gas-liquid two-phase flow for two different sizes of pipe were investigated based upon a statistical analysis of differential pressure fluctuations at an orifice. The probability density function and the power spectral density function of the traces indicate peculiar shapes depending upon the two-phase flow regime. Mixed and separated flows also could be identified by the autocorrelation function. The transition region from separated flow to mixed flow also could be identified by these statistical properties. The experimental data determined by this method were compared with the flow pattern maps suggested by other investigators. The result indicates that the statistical characteristics of differential pressure fluctuations at orifices may be a useful tool for identifying flow patterns of horizontal gas-liquid two-phase flow.
An adiabatic counter-current vertical two-phase flow of air and water in narrow rectangular channels with offset strip fm was investigated experimentally. Tests were systematically performed with downward liquid superficial velocities and upward gas velocities covering 0 to 0.06 m/s and 0 to 2.5 m/s ranges, respectively. Two-phase flow regimes were classified by examining the video images of flow patterns in transparent test sections of 760 mm long and 100 mm wide channel with gaps of 3.0 and 5.0 mm. The channel average void fraction was measured by the quick-closing valve method. Unlike the flow regimes in the channels without fin, where bubbly, slug, chum, and annular flow were identified, only bubbly and chum flow regimes were found for the channels with offset strip fin. However the existence of fin in the channels showed negligible effects on the void fraction. Instead counter-current flow limitations were found to happen at lower air superficial velocity once offset strip fin was introduced in narrow rectangular channels.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.1
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pp.17-24
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2003
A mathematical model of the hydrodynamic and heat transfer performances of two-phase flow (gas-liquid) in thin film region of micro channel is proposed. For the formulation of modeling, the flow of the vapor phase and the shear stress at the liquid-vapor interface are considered. In this work, disjoining pressure and capillary force which drive the liquid flow at the liquid-vapor interface in thin film region are adopted also. Using the model, the effects of the variations of channel height and heat flux on the flow and heat transfer characteristics are investigated. Results show that the influence of variation of vapor pressure on the liquid film flow is not negligible. The heat flux in thin-film region is the most important operation factor of micro cooler system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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