截面含气率的计算

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1、第四章截面含气率的计算本章主要内容：对截面含气率的三类计算方法有明确的认识，掌握用漂移流模型计算截面含气率的方法，掌握欠热沸腾区截面含气率的计算过程。4.1概述一.研究截面含气率的重要性又称为空泡份额，是气液两相流动的基本参数之一，在两相流研究中处于重要的地位。1.真实流动参数；2.计算两相流压降，比如采用分相流模型；3.截面含气率对沸腾传热有重要影响。二.截面含气率的计算方法1.根据截面含气率定义式，建立计算滑速比S的经验关系式。2.建立或经验关系式，或经验曲线。3.对两相流动作若干简化假设，进而建立计算的流动模型。阿曼德公式：五十年代（1955）范格拉

2、里关系式胡马克关系式（Hughwork）：经验公式计算法4.2滑速比模型计算法一.奥斯马奇金公式式中:全液相弗劳德数;Pcr-临界压力，对于水Pcr=22.12MPa.上式，当时，与试验值的误差适用于：竖直管，当用于水平管时，要求G>1500kg/m2.s二.米洛波尔斯基公式1.对于绝热流动的上升管上式适用于垂直上升管，介质是气-水混合物。2.对于水平倾角为θ的倾斜管适用管径范围：4.3混合相-单相并流模型一.混合相-单相并流模型的基本思想和基本假设基本思想：把两相流动看成在管壁上流动着的是单相液体，管道中间流动着的是均匀的气液混合物。基本假设:1.混合相

3、内气液两相之间没有滑动,s=1；2.两相之间处于热力学平衡态，可由能量平衡条件确定质量含汽率；3.液相的动压和混合相的动压相等，即两相速度头相等。适用于：具有中心夹带液滴的环状流动。图4.1混合相－单相并流模型二.模型推导过程1.根据连续性方程，得出汽相含气率表达式；2.引入系数E()导出液膜中含液率；3.根据假设(3)，推导出混合相中含液率；4.；5.根据假设(3)，引入混合相中两相平均密度；6.推导简化，得出表达式。三.讨论若E=1,全部携带，E=0,两相完全分开，即。四.适用条件当E=0.4时，模型计算值与实验结果吻合较好，在P=0.1-14.8MP

4、a,G=650-2500kg/m2.s，D=6-38mm时,计算误差为±10%。当x<0.01时，不适用。上节内容回顾：截面含汽率的三类计算方法根据截面含气率定义式根据经验关系式和根据流型特征建立简化模型混合相-单相并流模型4.4变密度模型1.基本思想认为两相流既不是完全均匀混合的均匀流体，也不是完全分离的环状流动，而是液体中存在悬浮气泡的流动。2.基本假设(1).截面含气率和速度径向分布不均匀；(2).在径向任一位置上，气相和液相间没有相对滑移；(3).两相流体是一种密度是径向位置的函数，即把两相流当作非均质的单相流来处理。一.变密度模型的基本思想和基本

5、假设二.推导过程1.假设圆管内两相流的速度和截面含气率的分布规律可用指数函数表示；2.给出液体和气体的质量流量表达式；3.给出通道截面平均含气率表达式；4.引入班可夫流动参数K，推导出平均截面含气率表达式。图4-2变密度模型5.系数K的确定对于各种流速和截面含气率的分布情况，当m=2-7,n=0.1-5时，K=0.5-1.0。(1).双组分两相流Bankoff将他的计算结果与m-n的法相比较，得到K=0.89,(2).汽-水混合物K=0.71+0.0145P(P-MPa)6.适用条件适用于高压低质量含气率的情况，如泡状流。1.基本思想认为必须同时考虑气液两

6、相之间的滑移以及流速和空泡份额在流通截面上的不均匀分布。2.基本假设(1).气液两相之间存在相对运动;(2).空泡份额和两相流速在流道截面上分布不均匀，引入分布参数Co.4.3漂移流模型漂移速度和漂移通量漂移速度：各相真实速度与两相混合平均速度J的差值。气相漂移速度：液相漂移速度：漂移通量：各相相对于两相混合平均速度J运动的截面所流过的体积通量。气相漂移通量：液相漂移通量：3.两个平均值的概念对于某个量F(1).按截面平均(2).按空泡份额加权平均4.推导过程(1).按截面平均定义，给出气相速度和气相漂移速度关系式；(2).按加权平均定义，给出气相权重平均

7、速度和气相加权平均漂移通量关系式；(3).引入分布参数Co，导出沿通道截面的平均截面含气率以及两相滑速比的表达式。5.讨论1.两相间没有相对运动，则2.和分布均匀，则Co=1Bankoff变密度模型Wallis滑动模型Bankoff变密度模型和Wallis滑动模型都是漂移流模型的特殊情况。6.Co和的确定(1)图解法斜率：截距：(2).轴对称圆管内分布参数Co的确定1).假定和的分布2).推导得出分布参数Co表达式用表示用表示3).讨论若沿截面分布均匀，如雾状流，则若，如稳定的泡状流、弹状流，则若，如过冷沸腾7.Co和的通用试验结果(1)Zuber关系式适

8、用条件：，泡状流或弹状流(2)垂直上升管中泡状流Wallis认为气