哈工程两相流第1章.ppt

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1、气液两相流主讲：范广铭核科学与技术学院2011.03课程目录第一章两相流基本参数及其计算方法（3学时）第二章两相流的流型和流型图（4学时）第三章两相流的基本方程（3学时）第四章截面含气率的计算（7学时）第五章直管的两相流压降计算（8学时）第六章两相流局部压降计算（2学时）第七章两相临界流动（3学时）第八章两相流流动不稳定性（2学时）课程重点熟练掌握两相流基本参数的定义，表达式及计算方法。掌握绝热与非绝热垂直与水平管内各种流型的基本特征，能用流型图判别流型，了解流型过渡的判别条件。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，了解欠热沸腾区截面

2、含气率的计算过程。掌握用均相流模型及分相流模型计算直管内的摩擦压降、重位压降及加速度压降的方法。了解影响摩擦压降的主要因素。能计算热平衡条件下受热及不受热流道的两相总压降。能分别用三个模型计算长孔道内临界质量流速，掌握短孔道内临界流的特征及临界质量流速的计算。1.1基本概念1.2气相介质含量1.3两相流的流量和流速1.4两相介质密度及比容1.5加热通道内沸腾段长度的确定第一章两相流基本参数及其计算方法1.1基本概念1.相：通常指某一系统中具有相同成份和相同物理、化学性质的均匀物质成份，各相之间有明显的界面。宏观上可以把物质分为三相：即气相、液相、固相。2.单相流：单相物质的

3、流动。3.两相流：固体、液体、气体三个相中的任何两个组合在一起、具有相间界面的流动体系。4.两相流的分类：气液两相流、气固两相流、液固两相流、液液两相流。5.多相流1.1基本概念判断：下列体系哪些是单相的？哪些是两相的？1、水和水蒸汽4、有沙粒的小溪2、盐水溶液5、油水混合物3、氢气和氮气6、水和冰1.1.1两相流的分类（1）按化学成份分为单组分两相流：同一种化学成分的物质的两种相态混合在一起的流动，如水-水蒸汽、钠-钠蒸汽及冰水混合物等。双组分两相流：不同化学成分的两种物质处于同一个系统内的流动，如空气-水，油-水，烟-气等。（2）按流道是否存在热交换可分为绝热两相流—无

4、相变，无相间质量交换。如汽水分离。加热两相流—有相变，有相间质量交换。如沸腾，冷凝。1.1.1两相流的分类（3）按两相物质所处的物态可分为气液两相流：水和水蒸汽，水和空气气固两相流：风沙，烟气液固两相流：血液流动液液两相流：两种不相溶的液体，油水混合物气液两相流在核能、热能及大量工业设备中广泛存在，如核反应堆、蒸汽发生器等设备、锅炉、冷凝器、石油输送管道和气液分离器等。两相流具有复杂性，多变性的特点，测量手段有限，两相流的研究充满挑战。气液两相流是流体力学的一个分支，可在单相流体力学研究的基础上，考虑气液两相之间的相互作用，并引入一些两相流动参数，解决两相流现象中的相关问题

5、。1.1.2研究气液两相流的目的及解决方法1.2.1定义气相介质含量表示两相流中气相所占的份额。1.2.2几种表示方式1.质量含气率x（干度）单位时间内，流过通道某一截面的两相流体总质量M中气相所占的比例份额。式中，、分别表示气相和液相的质量流量，kg/s。那么，质量含液率(湿度)可以表示为1.2气相介质含量又称为热平衡含汽率，它是由热平衡方程定义的含汽率。在有热量输入的两相流系统中，可以根据输入的热量得到汽相的含量。（1）热力学平衡（thermodynamicequilibrium)系统内既无压力梯度和温度梯度，且该系统内所有共存相内也无化学势梯度时的状态。满足力学平衡、

6、热平衡和化学平衡。（2）热平衡方程式中，i是流道某截面上两相流体的焓值，那么2.热力学含汽率x汽化潜热饱和水焓（3）讨论当，两相流动处于欠饱和态，过冷（欠热）沸腾或单相；当，两相流动处于饱和沸腾，这时热平衡含汽率等于质量含汽率；当，过热蒸汽，单相汽体。指单位时间内流过某一截面的两相总容积中，气相所占的比例份额。式中，，分别表示气相和液相介质的容积流量，m3/s。那么，容积含液率（1-β）由定义，可以推出质量含气率x与β的关系3.容积含气率β4.截面含气率α又称为空泡份额。指两相流某一截面上，气相所占截面与总流道截面之比。式中，，分别表示气相和液相所占的流道截面积，m2。同理

7、，截面含液率（1-α)是容积流量比，表示流过通道的气相容积份额；是体积比，表示存在于通道中的气相容积份额。（1-12）（1-13）显然，对于单组分的两相流，在两相流动系统中，两相之间会因物性不同(如密度)存在不同程度的滑动。引入滑速比S的概念，则两相之间滑动的大小可以表示为（1-15）1.3两相流的流量和流速1.3.1几种表达式形式1.质量流量和质量流速总质量流量M：单位时间内流过任一横截面的气液混合物的总质量,kg/s.总质量流速G：又称为质量流密度，指流道单位截面通过的质量流量,kg/m2.s.每一相的质量流速