¿Qué es el flujo de fluido monofásico versus multifásico? – Definición

Flujo de fluido monofásico vs multifásico

Flujo de fluido monofásico

El estudio clásico de la dinámica de fluidos se concentra en el flujo de una sola fase homogénea , por ejemplo, agua, aire, vapor. Todas las ecuaciones y relaciones de flujo de fluidos discutidas normalmente en esta sección son para el flujo de una sola fase de fluido, ya sea líquido o vapor.

Cuando en ciertos lugares importantes en los sistemas de flujo de fluidos ocurre el flujo simultáneo de líquido y gas, el problema debe resolverse como un flujo de dos fases . Las relaciones relativamente simples utilizadas para analizar el flujo monofásico son insuficientes para analizar el flujo bifásico.

Flujo de fluido bifásico

Por definición, el flujo multifásico es el flujo interactivo de dos o más fases distintas con interfaces comunes en, digamos, un conducto. Cada fase, que representa una fracción de volumen (o fracción de masa) de materia sólida, líquida o gaseosa, tiene sus propias propiedades, velocidad y temperatura .

Un flujo multifásico puede ser flujo simultáneo de:

• Materiales con diferentes estados o fases (p. Ej., Mezcla agua-vapor).
• Materiales con diferentes propiedades químicas pero en el mismo estado o fase (por ejemplo, gotas de aceite en agua).

Existen muchas combinaciones en los procesos industriales, pero la más común es el flujo simultáneo de vapor y agua líquida (como se encuentra en los generadores y condensadores de vapor ). En ingeniería de reactores, se ha realizado una gran cantidad de estudios sobre la naturaleza del flujo de dos fases en caso de un accidente de pérdida de refrigerante ( LOCA ), que es un accidente de importancia en la seguridad del reactor y en todos los análisis termohidráulicos ( Análisis DNBR ).

Características del flujo de fluido multifásico

Todos los problemas de flujo multifásico tienen características que son característicamente diferentes de las que se encuentran en problemas monofásicos.

• En el caso del vapor y el agua líquida, la densidad de las dos fases difiere en un factor de aproximadamente 1000 . Por lo tanto, la influencia de la fuerza del cuerpo gravitacional en los flujos multifásicos es de mucha mayor importancia que en el caso de los flujos monofásicos.
• La velocidad del sonido cambia drásticamente para los materiales que experimentan un cambio de fase, y puede ser de diferente magnitud. Esto influye significativamente en un flujo a través de un orificio .
• La concentración relativa de las diferentes fases suele ser un parámetro dependiente de gran importancia en los flujos multifásicos, mientras que es un parámetro sin consecuencias en los flujos monofásicos.
• El cambio de fase significa que las caídas de presión inducidas por el flujo pueden causar un cambio de fase adicional (por ejemplo, el agua puede evaporarse a través de un orificio) aumentando el volumen relativo del medio gaseoso y compresible y aumentando las velocidades de salida, a diferencia del flujo incompresible monofásico donde la disminución de un El orificio disminuiría las velocidades de salida.
• La distribución espacial de las diversas fases en el canal de flujo afecta fuertemente el comportamiento del flujo.
• Hay muchos tipos de inestabilidades en el flujo multifásico.