1、2.2 氣液兩相流的基本方程式,第二章 氣液兩相流基礎(chǔ),在單項(xiàng)流體力學(xué)中， 最常用基本方程式為,質(zhì)量守恒方程式 動(dòng)量守恒方程式 能量守恒方程式,氣液兩相流動(dòng)中,2.2 氣液兩相流的基本方程式,1、將兩相流動(dòng)作為一元流動(dòng)處理。,不考慮兩相流體因流動(dòng)而產(chǎn)生的壓降對比容的影響,一、簡化條件,2、兩相流動(dòng)視為等壓過程。,在建立流動(dòng)方程時(shí)，只考慮流速和壓力在流動(dòng)方向的變化，不考慮徑向變化。 在流通截面上各點(diǎn)的流速和壓力都相同。,3、采用兩種最基本流動(dòng)模型。,4、假設(shè)沿管長熱負(fù)荷是均勻的。,均相流動(dòng)模型 分離流動(dòng)模型,吸熱量與管長成正比,均相流動(dòng)模型 分離流動(dòng)模型,2.2 氣液兩相流的基本方程式,均相流動(dòng)

2、模型 兩相均勻混合流動(dòng)的模型。將兩相流體看作是均質(zhì)的單相流體，應(yīng)用單相流體力學(xué)的各種方程式。 最簡單的處理方法。 分離流動(dòng)模型 兩相完全分開流動(dòng)的模型。先對兩相分別建立流動(dòng)方程式，再將兩相方程式合并。,2.2 氣液兩相流的基本方程式,二、基本方程式,1、質(zhì)量守恒方程式,在穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，任意截面G相同,2.2 氣液兩相流的基本方程式,2、動(dòng)量守恒方程式,（1）均相流動(dòng)模型動(dòng)量守恒方程式,作用于流體上的力 = 流體動(dòng)量變化率,2.2 氣液兩相流的基本方程式,（2）分離流動(dòng)模型動(dòng)量守恒方程式,2.2 氣液兩相流的基本方程式,動(dòng)量守恒方程式表明：作用于每相的合力應(yīng)等于該相動(dòng)量的變化率。,氣相（液相）的動(dòng)

3、量守恒方程式,2.2 氣液兩相流的基本方程式,壓降 = 流動(dòng)阻力壓降 + 流體重力壓降 + 流體慣性力壓降,流動(dòng)阻力 重位壓降 加速壓降,流體的壓降組成,2.2 氣液兩相流的基本方程式,摩擦力可表示為：,根據(jù)簡化條件，壓力、流速只在流動(dòng)方向有變化。,用每相所占的截面積的關(guān)系式來表示,2.2 氣液兩相流的基本方程式,重位壓降可表示為：,2.2 氣液兩相流的基本方程式,加速壓降可表示為：,2.3 氣液兩相流的流型,一、兩種性質(zhì)的流動(dòng),兩相流體的流動(dòng)有兩種：強(qiáng)迫流動(dòng)和浮泡流動(dòng)。,2.3 氣液兩相流的流型,氣液兩相流體在絕熱或受熱管中流動(dòng)時(shí)，因壓力、流量、熱流密度和管道幾何形狀不同會(huì)形成各種流動(dòng)結(jié)構(gòu)形

4、式，簡稱流型。,二、什么是流型？,由于不同的流型具有不同的水動(dòng)力學(xué)和傳熱特性，因而研究并設(shè)法預(yù)測管內(nèi)氣液兩相流流型，對于兩相流設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行工作十分重要。,2.3 氣液兩相流的流型,三、垂直上升管中的流型,1.細(xì)泡狀流型 在X較小時(shí)，細(xì)小氣泡散布在液體中。,2.氣彈狀流型 氣彈間有小氣泡，氣彈與管壁有液膜。,3.塊狀流型 當(dāng)X增大，氣彈發(fā)生分裂，成塊狀流型。,4.帶纖維的環(huán)狀流型 管壁液膜較厚且有小氣泡。管中心是氣，氣流中有細(xì)小液滴，形成長條纖維。,5.環(huán)狀流型 管壁液膜變薄，氣相中有細(xì)小氣泡。,6.霧狀流型 當(dāng)X=1管壁液膜汽化，氣相中有細(xì)小液滴。,2.3 氣液兩相流的流型,三、水平管中的

5、流型,1.細(xì)泡狀流型 由于重力影響，細(xì)泡在上部。,2.氣塞狀流型 當(dāng)流量增加，小氣泡合并成氣塞。,3.分層流型 發(fā)生于流量均小時(shí),分開流動(dòng),兩相間有平滑分界面。,4.波狀分層流型 當(dāng)氣相流量較高時(shí)，兩相分界面出現(xiàn)流動(dòng)波。,5.氣彈狀流型 氣相流量再增加會(huì)形成氣彈，在上部。,6.環(huán)狀流型 當(dāng)氣相流量很高，液相流量較低時(shí)出現(xiàn)環(huán)狀流型。,2.3 氣液兩相流的流型,受熱水平管中的流型,1.單項(xiàng)液體（略低于飽和溫度） 2.細(xì)泡狀流型 3.氣塞狀流型 4.氣彈狀流型 5.波狀分層流型 6.環(huán)狀流型,2.3 氣液兩相流的流型,說 明: 1.在波狀區(qū),管子上部會(huì)周期性發(fā)生時(shí)而與氣,時(shí)而與液接觸現(xiàn)象-間歇式液態(tài)（間歇式干壁），應(yīng)避免。 2.環(huán)狀區(qū)，管子上部與氣接觸也是不利的。 3.氣相在管子上下分布不對稱(1m/s),當(dāng)進(jìn)口流速較高時(shí)，不對稱性得到改善，流速愈高愈對稱，流型愈接近垂直管流型。 4.當(dāng)壁溫使液膜汽化時(shí)，水平管也會(huì)出現(xiàn)霧狀流型。 5.微傾斜管與水平管流型相似，二者避免采用。,在下降管中下降流動(dòng)時(shí)，也出現(xiàn)泡狀、彈狀、環(huán)狀流動(dòng)。 *在下降流動(dòng)細(xì)泡狀流型與上升管不同，氣泡散布在整個(gè)截面。 *當(dāng)液相流量不變而氣相流量增加時(shí)，細(xì)泡聚集成氣彈。 *氣液流量較小時(shí)，有一層液膜，下降液膜流型； *液相