理论教育 两相流压降及其组成要素分析

两相流压降及其组成要素分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:两相流摩擦压降梯度可以表达为与单相相似的如下形式:式中 ——水力当量直径。两相流摩擦压降梯度dp/dzf的表达式一般都定义为同样总质量流速的单相流摩阻系数flo与两相流摩擦压降倍数φ2lo的关系,如果是对于蒸汽的参数分别为fgo和φ2go。因此在两相沸腾通道中的摩擦压降梯度表示为:

两相流压降及其组成要素分析

这里我们先基于均相流模型讨论压降,然后再基于非均相流模型来讨论。此外,在这里需要强调的是,在两相流中大量采用经验关联式的现象不足为奇,因为两相流本身就是一个非常复杂混乱的流动。

压降梯度可以通过两相混合物在z方向一维通道的动量方程来计算

式中 θ——流动方向与竖直向上方向的夹角。

对于在截面不变通道内的稳定流动,上式可以简化为

该式中,假设通道的径向压差可以忽略。

上式表达了通道中总压降梯度的组成,分别为加速压降梯度、摩擦压降梯度和提升压降梯度等3部分组成,即

式中各项分别为

式中 τw——剪切应力的周向平均;

——动力密度。

注意在流动方向dp/dz为负,(dp/dz)f始终为负值。另外两项的符号与通道条件有关。对于加热通道,ρm在z方向降低,则(dp/dz)a为正值。如果cosθ为正,则(dp/dz)el为正值。

为了得到具体的压降,需要对压降梯度方程进行积分:

或者

式中(www.daowen.com)

如果基于每相的质量流速写出动量通量,动力密度ρ+m可以写为与流动干度的关系。因为

流动干度可以由下式得出

则有

式中,。对于各相在流道中径向分布均匀的情况下,cg=cf=1.0。这种情形下,式(4-74)变为

对于均匀速度分布,在考虑加速压降时忽略径向分布的不均匀性。

两相流摩擦压降梯度可以表达为与单相相似的如下形式:

式中 ——水力当量直径。

两相流摩擦压降梯度dp/dz f的表达式一般都定义为同样总质量流速的单相流摩阻系数flo与两相流摩擦压降倍数φ2

lo的关系,如果是对于蒸汽的参数分别为fgo和φ2go。这些参数之间的关系为:

因此有

一般情况下,在沸腾通道中使用“全液相”参数,而在凝结通道中使用“全气相”参数。因此在两相沸腾通道中的摩擦压降梯度表示为:

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