Effect of particle size and loading on development region in two-phase flows

Yatay boru boyunca akan hava içerisine katı parçacıkların bir parçacık besleyici ile yüklenmesinden elde edilen iki-fazlı akımın gelişme bölgesi uzunluğuna yönelik deneysel bir çalışma yapıldı. Gelişme bölgesi uzunluğu, parçacık besleyiciden itibaren akış yönünde, hava içerisinde yerel sürtünme katsayısının değişimi ile ifade edilen homojen parçacık dağılımına ulaşılan yeterli mesafe olarak tanımlandı. Test borusu boyunca çeşitli hava-katı parçacık karışımlarında gelişim bölgesini tahmin etmek için statik basınç değişimleri dP/dx, sürtünme katsayılarını belirlemek için ölçüldü. Fiziksel parçacık özelliklerinin gelişme bölgesi uzunluğu üzerine etkisini belirlemek için farklı büyüklük, şekil ve göreceli yoğunluktaki bulgur ve irmik parçacıkları kullanıldı. Ölçümler 51500 $\leq Re\leq$ 109000, hava akış Reynolds sayısı aralığında ve 5%$\leq M_p/M_a\leq$ 30%, parçacık yükleme oranlarında yapıldı. Gelişme bölgesi uzunluğunun Reynolds sayısının güçlü bir fonksiyonu olduğu ve Reynolds sayısı arttıkça gelişme bölgesi uzunluğunun azaldığı, parçacık yükleme oranının ise ikincil derecede önemli olduğu bulundu. Parçacık büyüklüğünün deneylerde çalışılan büyüklükler için çok fazla önemli olmadığı belirlenmiş olmasına karşın, kritik Reynolds sayısı (103000) ve parçacık yükleme oranı (5%) için parçacık büyüklüğünün gelişme bölgesi uzunluğunda etkin olduğu bulundu. An experimental study was conducted on the development length of a two-phase flow produced by the loading of solid particles by means of a particle feeder into air flowing through a horizontal pipe. Development length was defined as the sufficient distance downstream of the particle feeder in which a homogeneous particle distribution in air sensed with the variation of local friction factors was attained. The static pressure gradients dP/dx were measured along the test pipe to determine the local friction factors to estimate the development length for a variety of air-solid particle suspensions. Crushed wheat and semolina particles of different size, shape and apparent density were used to determine the influence of physical particle characteristics on the extent of development region. The measurements were conducted in air flow Reynolds number range of 51500 $\leq Re\leq$ 109000 at particle loading ratios of $M_p/M_a$, 5%$\leq M_p/M_a\leq$ 30%. In the covered ranges of the variables, development length was found to be a strong function of Re such that an increase in Re caused a decrease in the development leng