DEVELOPED LIQUID FILMS FALLING AROUND TAYLOR BUBBLES INSIDE VERTICAL STAGNANT COLUMNS
DOI:
https://doi.org/10.15392/bjrs.v9i2B.1391Palavras-chave:
Taylor bubbles, Vertical tubes, Ultrasonic technique, Falling film, laminar-turbulent transition.Resumo
The present work reports an experimental study of developed liquid films falling around single Taylor bubbles inside vertical tubes containing stagnant liquids. Experiments were carried out in acrylic tubes with 2.0 m length and inner diameters of 0.019, 0.024 and 0.034 m. Five water-glycerin mixtures were used, corresponding to film Reynolds number(Ref)ranging from 2 to 7650. A pulse-echo ultrasonic technique was applied to measure the rise velocity of the bubble and the equilibrium thickness of the liquid film. These parameters together with the calculated standard deviation of the equilibrium film thickness provided information about the development of waves on the gas-liquid interfaces, which could be related with the laminar-turbulent transition of liquid films falling around Taylor bubbles. The results indicated that the wave amplitudes increased sharply for Ref> 1000. This value of Ref is in agreement with literature concerning the laminar-turbulent transition for free falling films on vertical surfaces.
Downloads
Referências
DUMITRESCU, D. T., Stromung an Einer Luftbluse in Senkrechten Rohr, Zeitschiftfuer Angewandte Mathmatik und Mechanik, 23, no. 3 p. 139-149, 1943.
DAVIES, R. M.; TAYLOR, G. I., The Mechanism of Large Bubbles Rising Through Extended Liquids and Through Liquids in Tubes, Proceedings of The Royal Society of London Series A, 200, p. 375-390, 1950.
MORGADO, A. O.; MIRANDA, J. M.; ARAUJO, J. D. P.; CAMPOS, J. B. L.M., Review on Vertical Gas-Liquid Slug Flow, International Journal of Multiphase Flow, 85, p. 348-368, 2016.
GOLDSMITH, H. L.; MASON, S. G., The Movement of Single Large Bubbles in Closed Vertical Tubes, Journal of Fluid Mechanics, 14, p. 42-58, 1962.
BROWN, R. A. S., The Mechanism of Large Bubbles in Tubes. I. Bubble Velocities in Stagnant Liquids, Canadian Journal of Chemical Engineering, 43, p. 217-223, 1965.
DUKLER, A. E.; BERGELIN, O. P., Characteristics of Flow in Falling Liquid Film, Chemical Engineering Progress, 48, n. 11, p. 557-563, 1952.
FULFORD, G. D., The Flow of Liquids in Thin Films, Advances in Chemical Engineering, 5, pp. 151-236, 1964.
SALAZAR, R. P.; MARSCHALL, E., Statistical Properties of the Thickness of a Falling Liquid Film, Acta Mechanica, 29, p. 239-255, 1978.
ARAGAKI, T.; TOYAMA, S.; SALAH, H. M.; MURASE, K.;SUZUKI, M., Transition Zone in a Falling Liquid Film, International Chemical Engineering, 30, n. 3 p. 495-497, 1990.
KARAPANTSIOS, T. D.; PARAS, S. V.; KARABELAS, A. J., Statistical Characteristics of Free Falling Films at High Reynolds Numbers, International Journal of Multiphase Flow, 15, n. 1 p. 1-21, 1989.
NOGUEIRA, S.; RIETHMULER, M. L.; CAMPOS, J. B. L. M.; PINTO, A. M. F. R., Flow in the Nose Region and Annular Film Around a Taylor Bubble Rising Through Vertical Columns of Stagnant and Flowing Newtonian Liquids, Chemical Engineering Science, 61, p. 845-857, 2006.
LLEWELLIN, E. W.; DEL BELLO, E.; TADDEUCCI, J. SCARLATO, P.; LANE, S. J., The Thickness of the Falling Film of Liquid Around a Taylor Bubble, Proceedings of Royal Society A , 468, p. 1041-1064, 2012.
CHANG, J.; ICHIKAWA, Y.; IRONS, G., Flow Regime Characterization and Liquid Film Thickness Measurements in Horizontal Gas-Liquid Two-Phase Flow by Ultrasonic Method, Measurements in Polyphase Flow, Ed. T.R. Heidrick and B.R. Patel, p. 7-12 1982.
LU, Q.; SURYANARAYANA, N. V.; CHRISTOUDOLU, C., Film Thickness Measurement With Ultrasonic Transducer, Experimental Thermal and Fluid Science, 7, p. 354-361, 1993.
DE AZEVEDO, M. B.; DOS SANTOS, D.; FACCINI, J. L. H.; SU, J., Experimental Study of the Falling Film of Liquid Around a Taylor Bubble, International Journal of Multiphase Flow, 88, p. 133-141, 2017.
CHENG, N. S., Formula for the viscosity of a glycerol-water mixture, Industrial & Engineering Chemistry Research, 47, n. 9 p. 3285-3288, 2008.
CHANG, J. S.; MORALA, E. C., Determination of two-phase interfacial areas by ultrasonic technique, Nuclear Engineering and Design, 122, p. 143-156, 1990.
DE AZEVEDO, M. B.; FACCINI, J. L. H.; SU, J., Liquid Film Falling Around Taylor Bubbles Rising Inside Tubes Slightly Inclined From the Vertical, Proceeding of International Nuclear Atlantic Conference - INAC2017, Belo Horizonte, MG, Brazil, October 22-27 2017.
VIANA, F.; PARDO, R.; YÁNEZ, R.; TRALLERO, J. L.; JOSEPH, D. D.; Universal correlation for the rise velocity of long gas bubbles in round pipes, Journal of Fluid Mechanics 494, p. 379–398, 2003.
DE AZEVEDO, M.B., Experimental studies of single Taylor bubbles rising in vertical and slightly inclined tubes (D.Sc. thesis), Programa de Engenharia Nuclear/COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, 2016.
SENA ESTEVES, M. T.; GUEDES DE CARVALHO, J. R. F.; Liquid-Side Mass Transfer Coecient for Gas Slugs Rising in Liquids, Chemical Engineering Science, v. 48, p. 3497-3506, 1993.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Direitos autorais (c) 2021 Brazilian Journal of Radiation Sciences

Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Declaro que o presente artigo é original, não tendo sido submetido à publicação em qualquer outro periódico nacional ou internacional, quer seja em parte ou em sua totalidade. Declaro, ainda, que uma vez publicado na revista Brazilian Journal of Radiation Sciences, editada pela Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, o mesmo jamais será submetido por mim ou por qualquer um dos demais co-autores a qualquer outro periódico. Através deste instrumento, em meu nome e em nome dos demais co-autores, porventura existentes, cedo os direitos autorais do referido artigo à Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, que está autorizada a publicá-lo em meio impresso, digital, ou outro existente, sem retribuição financeira para os autores.
Licença
Os artigos do BJRS são licenciados sob uma Creative Commons Atribuição 4.0 Licença Internacional, que permite o uso, compartilhamento, adaptação, distribuição e reprodução em qualquer meio ou formato, desde que você dê o devido crédito ao (s) autor (es) original (is) e à fonte, forneça um link para a licença Creative Commons, e indique se mudanças foram feitas. As imagens ou outro material de terceiros neste artigo estão incluídos na licença Creative Commons do artigo, a menos que indicado de outra forma em uma linha de crédito para o material. Se o material não estiver incluído no licença Creative Commons do artigo e seu uso pretendido não é permitido por regulamentação legal ou excede o uso permitido, você precisará obter permissão diretamente do detentor dos direitos autorais. Para visualizar uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/