Two‐Phase Bubbly Flow Structure in Large‐Diameter Vertical Pipes

Abstract The two‐phase flow structure of an air‐water, bubbly, upward flow in a 20 cm diameter pipe is presented with particular emphasis on the local interfacial area concentration. The radial distribution of void fraction, bubble velocity, bubble size, bubble frequency, and interfacial area concentration were measured using a local dual‐optical probe. The experimental results showed that the saddle‐type distribution of void fraction and interfacial area concentration, which are common for bubbly flow in small diameter pipes, only appeared in the present experiments under conditions of very low area‐averaged void fraction (<ϵ> < 0.04). The values for the interfacial area concentration were higher in large diameter pipes when compared with data obtained under the same flow conditions in small pipes. The area‐averaged void fraction data were correlated using the drift‐flux model. On décrit la structure d'écoulement biphasique d'un écoulement air‐eau bouillonnant ascendant dans une conduite de 20 cm de diamètre en mettant l'accent sur la concentration de surface interfaciale locale. La distribution radiale de la fraction de vide, la vitesse, la taille et la fréquence des bulles ainsi que la concentration de surface interfaciale ont été mesurées à l'aide d'une sonde optique double locale. Les résultats expérimentaux montrent que la distribution en forme de selle de la fraction de vide et de la concentration de surface interfaciale, qui sont courantes avec l'écoulement bouillonnant dans des conduites de petits diamètres, apparaissent seulement, dans les présentes expériences, dans des conditions de très faibles fractions de vide moyennées en surface (<ϵ> < 0,04). Les valeurs de la concentration de surface interfaciale sont plus grandes dans des conduites de gros diamètre en comparaison avec les données obtenues dans les mêmes conditions d'écoulement dans des conduites de petit diamètre. Les données de fraction de vide moyennée en surface sont corrélées à l'aide d'un modèle à dérive de flux.