A Probabilistic Approach for Predicting Average Slug Frequency in Horizontal Gas/Liquid Pipe Flow

Approche probabiliste de prévision de la fréquence moyenne des bouchons dans des écoulements gaz/liquide en conduite horizontale

Faculty of Civil and Environmental Engineering, Technion - Israel Institute of Technology, Haifa 32000 - Israel
e-mail: usama.kadri@gmail.com

Abstract

In this paper, we present a model for predicting the average slug frequency in horizontal gas/liquid pipe flow. The model considers the probability of slug formation if slugs are triggered at the antinodes of a sinusoidal perturbation, along the pipe at the frequency of oscillation of the interface. A slug is assumed to form if and only if triggered at a space-time far enough from existing slugs. The probability of forming slugs is found to decrease with distance from the inlet, since the downstream passage of existing slugs prevents the formation of new slugs. Predictions by the model are compared with air/water, freon/water and air/oil measurements found in literature, with a satisfactory agreement. However, a deviation from measurements is observed when considering high viscosity liquid. The model contributes to the prediction of slug flow regime and can act as a guideline toward the design of gas/liquid horizontal pipe flow.

Résumé

Dans cet article nous présentons un modèle de prévision de la fréquence moyenne des bouchons dans des écoulements gaz/liquide en conduite horizontale. Le modèle prend en considération la probabilité de formation de bouchons si les bouchons sont déclenchés aux ventres d’une perturbation sinusoïdale, le long de la conduite, à la fréquence d’oscillation de l’interface. Il est estimé qu’un bouchon se forme, si et seulement si, il est déclenché à un espace-temps suffisamment éloigné des bouchons existants. Il est constaté que la probabilité de formation des bouchons diminue avec la distance à l’entrée, étant donné que le passage en aval des bouchons existants prévient la formation de nouveaux bouchons. Les prévisions obtenues par le modèle sont comparées aux mesures air/eau, fréon/eau et air/huile extraites de la littérature avec une concordance satisfaisante. Cependant, un écart par rapport aux mesures est observé lorsqu’un liquide de haute viscosité est considéré. Le modèle contribue à la prévision de régime d’écoulement des bouchons et peut servir de ligne directrice pour la conception d’écoulement gaz/liquide en conduite horizontale.