مطالعه‌ي آزمايشگاهي حركت قطره نفتي از بين سطح مشترك آب-نفت

Experimental Study on a Rising Oil Droplet through a Water-Oil Interface

امروزه بحث تعامل قطره با سيال از مباحث چالش برانگيز در جريان‌هاي چند فازي (مايع-مايع) است. در مطالعه‌ي حاضر به بررسي آزمايشگاهي حركت قطره‌ي نفتي از درون سيال ساكن آب و سپس عبور آن از سطح مشترك آب-نفت پرداخته شده است. براي اين منظور از سيستم تصويربرداري و سپس پردازش تصوير استفاده شده است. نفت مورد استفاده، نفت خام سنگين گرفته شده از يكي از چاه‌هاي نفتي ايران مي‌باشد و قطر قطره ي حاصله در محدوده‌ي 2 تا 3 ميلي‌متر كنترل شده است. در ابتدا دامنه مقادير اعداد بدون بعد بدست آمده با داده‌هاي آزمايشگاهي ساير محققان مقايسه و اعتبارسنجي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه در شرايط اعمال شده شكل قطره به صورت بيضوي است و با افزايش نسبت ابعاد آن، مقدار عدد وبر كاهش مي‌يابد. همچنين تغييرات زمان ماند با قطر قطره از روند يكنواختي پيروي نمي‌كند. در نهايت نيز با مقايسه‌ي نتايج با معادلات تجربي ارائه شده، بهترين رابطه براي پيش‌بيني زمان ماند قطره‌ي نفتي معرفي شده است.

Todays, the discussion of the droplets interaction with fluid is one of the most challenging topics in multi-phase (liquid-liquid) flow. In the present work, an experimental study was done to investigate the oil droplet rising through a stagnant fluid water and crossing the water-oil interface. Thus, an image recording and processing have been used. The employed oil in the experiments is a heavy crude oil extracted from an Iranian oil reservoir and the drop diameter is controlled in the range of 2 to 3mm. Firstly, the range of the obtained dimensionless numbers was compared and validated with the experimental data of the other works. The results showed that in the applied conditions, the drop shape is ellipse-like and the Weber number decreased by increasing aspect ratio. Moreover, residence time versus drop diameter did not follow a uniform procedure. Finally, the best correlation was introduced to predict the residence time of oil droplets by comparing the experimental results with the presented empirical equations