Ecoulements multiphasiques

Les écoulements multiphasiques se produisent lorsque deux ou plusieurs phases sont transportées le long d’un conduit ouvert ou fermé.
Les phases peuvent être du gaz, un liquide ou des solides et les écoulements diphasiques ou triphasiques sont fréquents (de même que des écoulements à plusieurs phases liquides lors de la présence de liquides non-miscibles). Le fluide s’écoulant le long d’un conduit peut être composé de phases complètement mélangées, complètement séparées ou entre ces deux extrêmes en fonction de la nature et de la densité de ces phases, le degré de turbulence du mélange et la géométrie du conduit.

Si on y ajoute l’effet de couches limites prés des parois du conduit, la réponse aux besoins de mesure devient très complexe.

Connaître les conditions d’écoulement est utile à la gestion des procédés en aval.

Il serait fort bénéfique de mesurer le débit de chaque phase, idéalement la masse et le volume, et le degré de mélange à l’intérieur du conduit. Cette mesure est impossible à partir de l’intérieur des conduits, perturbant la nature de l’écoulement et doit se faire en externe.

Applications:

• Visualisation d’écoulements multiphasiques
• Di- et triphasiques
• Solide / Liquide / Gaz
• Laboratoire / Pilote / Production
• Recherche / Suivi de procédé
• Développement de procédé

Depuis le début des années 80, le secteur pétrochimique a investi dans la tomographie électrique pour obtenir plus d’informations sur les écoulements multiphasiques. Comme indiqué précédemment, répondre à ces besoins de mesure est un véritable défi et ce n’est que récemment que des progrès significatifs ont été réalisés quant aux logiciels, capteurs et instruments de mesure apportant une réelle valeur ajoutée à l’étude de ces procédés.

Applications:

• Liquide-liquide
• Solide-liquide
• Gaz-liquide
• Solide/Liquide-Liquide-Gaz

Eau-Air:

La tomographie électrique résistive fournit des données sur des écoulements à phase continue conductrice (phase continue eau/phase huile ou eau/gaz ou eau/solides). La tomographie électrique capacitive s’applique dans le cas d’une phase continue peu ou non-conductrice (phase continue huile/phase gaz ou huile/solides ou solides/gaz). En prenant simultanément des mesures ERT et ECT, on obtient une information sur trois phases telles eau/huile/gaz.

• Pour des écoulements diphasiques  eau/solides, des capteurs robustes ont été développés et installés pour des applications de dragage fournissant une information sur la concentration et le mouvement des solides (sable) le long des conduits.

• Par ailleurs, les progrès dans le domaine de l’inter-corrélation et dans le domaine de l’acquisition de données ultra-rapides sont utiles aux études d’écoulements ou dépôts en masse.

Le m3000 à double modalité est nécessaire à la visualisation des écoulements triphasiques.

• Fractions volumétriques
• Concentrations relatives
• Inversion de phases

Valeur ajoutée:

• Détermination des conditions d’écoulement

• Suivi des inversions de phases

• Etude des débits

• Caractérisation des régimes d’écoulement

• Mesure réelle des écoulements multiphasiques

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Publications:

Hua Li, Wang, Mi, Ying-Xiang, Wu and Lucas, Gary (2008) Volume Flow Rate Measurement in Vertical Oil in-water Pipe Flow using Electrical Impedance Tomography and a Local Probe, 11th Int. Conf. on Multiphase Flow in Industrial Plants, Palermo, Italy

Giguére, R., Fradette, L., Mignon, D. and Tanguy, P.A. (2008) Characterisation of slurry flow regime transitions by ERT, Chemical Engineering Research and Design, Vol. 86, pp 989-996 Giguére, R., Fradette, L., Mignon, D. and Tanguy, P.A. (2008) ERT algorithms for quantitative concentration measurement of multiphase flows, Chemical Engineering Journal, Vol. 141, pp 305-317

Henningsson, M., Regner, M., Ostergren, K., Tragardh, C. and Dejmek, P. (2007) CFD simulation and ERT visualization of the displacement of yoghurt by water on industrial scale, Journal of Food Engineering, Vol.80, No. 1, pp 166-175

Pullum, L, Graham, L, Rudman, M and Hamilton, R (2005) High concentration suspension monitoring,Minerals Engineering, 19, 471-477

Wu, Y., Li, H., Wang, M. and Williams, R.A. (2005) Characterisation of air-water two-phase vertical flow using electrical resistance imaging, The Canadian Journal of Chemical Engineering, Vol. 83, February 2005

Wang, M. (2005) Impedance mapping of particulate multiphase flows, Flow Measurement and Instrumentation, Vol. 16 Henningsson, M., Östergren, K. & Dejmek, P. (2005) Plug flow of yoghurt in piping as determined by cross correlated dual-plane electrical resistance Tomography, Journal of Food Engineering

Wang, M., Jones, T.F. and Williams, R.A. (2003) Visualisation of asymmetric solids distribution in horizontal swirling flows using electrical resistance tomography, Trans IChemE, Volume 81, Part A, pp854-861

Graham L, Hamilton R, Rudman M, Strode P and Pullum L (2002) Coarse solids concentration profiles in laminar pipe flow, Hydrotransport 15, Banff, Canada, June 2002

White RB, Simic K and Strode PR (2001) The combined use of flow visualisation, electrical resistance Tomography and computational fluid dynamic modelling to study mixing in a pipe, 2nd World Congress of Industrial Process Tomography, Hannover, Germany, 29-31st August 2001

Qiu, C, Hoyle, BS and Podd FJW (2007) Engineering and application of a dual-modality process tomography system, Flow Measurement and Instrumentation, Vol. 18, 247-254

Qiu, CH, Bagatin, R, Palmery, S and Bolton GT (2007) On-line visualization of asymmetric multi-phase flow in an industrial flow loop using electrical tomographic techniques, Proceedings of the 5th World Congress onIndustrial Process Tomography, Bergen, Norway, 3-6 September 2007

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Dans la presse:

• Petroindustry News - Annual Buyers Guide 2010 - An Oil Company Used Dual-modality ECT and ERT to Study the Flow of Multiphase Oil-water-gas Systems Reducing Energy Costs and Improving Plant Yields
• The Chemical Engineer Feb 2009 - Seeing is believing
• Japanese Journal of Multiphase Flow vol 23 N1- 2009 - (in Japanese)
• Engineering Talk - Oct 2008 - Tomography System captures speedy flow - z8000
• Flowcontrolnetwork.com - Aug 2007 - Considering Multiphase Flow

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