气液两相流 第3章-流型
气液两相流课件
5.2 均相流模型的摩擦压降计算
一.均相流模型计算法
➢ 两相摩擦压力梯度
dp f Ph 0
dz A
对于圆管，控制体周界长度(m)：Ph D
通流面积(m2)：A D2
4
流体与壁面的摩擦剪应力(N/m2)：
o
f
m j2
全气相摩擦压降梯度
dPf dz
l
分液相摩擦压降梯度
dPf dz
g
分气相摩擦压降梯度
dPfl 液相部分摩擦压降梯度 dz
dPfg 分气相摩擦压降梯度 dz
2 lo
全液相折算系数
2go 全气相折算系数
2 l
分液相折算系数
2g 分气相折算系数
dPf 两相摩擦压降梯度 dz
X 2 马蒂内里参数
5
第一章 两相流基本参数及其 计算 方法
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
6
1.1 基本概念
1.物态：在某一条件下，物质存在的一种状态。 常见的物态是气态、液态和固态。有时物态 也称之为相，常见的物质三态也称为：气相、 液相、固相。
11
1.2 气相介质含量
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
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。
x M M M M M
式中，M、 M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
4
课程目录
第一章 两相流基本参数及其计算方法（4学时） 第二章 两相流的流型和流型图（6学时） 第三章 两相流的基本方程（4学时） 第四章 截面含气率的计算（8学时） 第五章 直管的两相流压降计算（10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（4学时） 第八章 两相流流动不稳定性（2学时）
气液两相流实验指导
实验三气液两相流实验气液两相流是近几十年发展起来的一门新学科，在热能、动力、化工、核能、制冷、石油、冶金、航空航天、气力输送、液力输送、叶轮机械、生物技术、电子设备冷却等领域均有重要应用，已经成为研制、设计和运转这些重要工业关键设备的必备理论知识。
通过气液两相流的实验研究，是掌握气液两相流规律的基本方法。
本实验指导书根据目前已有的科研成果和国内外有关的成就，结合热能工程专业特点，针对大型电站锅炉中的水动力问题，制定如下实验内容：①垂直上升管中气液两相流的流型和管内气液两相流的压力降；②倾斜管中气液两相流的流型和管内气液两相流的压力降；③气液两相流流经孔板的流型；④气液两相流流经文丘里管的流型；⑤水平集箱和垂直并联管的管道系统通过以上实验内容，希望能达到下列目的：①了解大型电站锅炉中的水动力特性和两相流基本现象；②能够从基本原理与动手实践的角度切实训练学生进行实验的基本能力，使学生知其然、也知其所以然；③使学生从实验设计、仪器选型、实验操作、数据提取与分析处理等各个环节能够训练出真正的实验技能，能够完成合格的实验报告。
实验1 垂直上升管中气液两相流特性实验一、实验目的：1. 在大型电站锅炉中垂直布置的锅炉水冷壁管被广泛应用，本实验将模拟其两相流现象和水动力特性；2. 通过观察垂直上升管中气液两相流的流型,进一步加深了解垂直上升管中气液两相流型的特点；3. 对垂直上升管中气液两相流的压力降有比较直观的认识，并掌握垂直上升管中气液两相流的压力降的计算方法；二、实验仪器：仪器名称型号参数范围磁力泵50CQ-50 130L/min空气压缩机V-1.2/10 1.2m3/min电磁流量计MF/E2004011100EH11 282.6 L/min涡轮气体流量计CP 32700-10 1-5L/min涡轮气体流量计CP 32700-16 5-50 L/min涡轮气体流量计CP 32700-22 50-500 L/min差压变送器1151DP4E22B3 10KPa差压变送器1151DP5E22B3 100KPa压力变送器1151GP6E22B3 300KPa三、实验原理图：11164445231298101371381 水箱2 空气压缩机3 磁力泵4 涡轮流量计 5电磁流量计 6 气液混合器7 减压阀 8 调节阀 9截止阀 10球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器四、实验任务：1.观察垂直上升管中气液两相流的流型：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将垂直上升管实验段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min涡轮流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使涡轮气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。
论石油气液两相管流
日 03 月 4 年 8002 荣家安�师教导指 �本升专�1-60 程工运储气油�级班业专 760603033�号 学
龙云徐�名姓生学
流管相两液气油石论
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算计力水�流相两液气�管斜倾�词键关
。算计向反正 行进以可�便方作操�全齐能功件软�算计力水�力热行进以可�的制编 行进下导指的师老安在是件软本�件软算计力水线管输混了制编 0.6BV 台 平发开化视可用采中程过算计机算计在。究研了行进律规率隙空的流相两 液气对还文本。用应的中算计力水的流相两液气管斜倾在法方尔里布-斯特 贝绍介重着文本。义意际实的大更有会将究研的管斜倾于对此因�角倾的 度程定一着在存都上本基道管的设铺代现在。角倾定一成向方平水与线管 输集�时岸海到伸延斜倾上向并�底海在设敷及带地山多、陵丘越穿线管 输集气油当。结总纳归了行进法方算计力水对�上础基的点特设铺及动流 线管输混相多究研析分在�础基论理为课业专等流管相两液气油石以
43 .......... 用应的中算计力水线管在件软 章 6 第
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言
前
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2
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汽液两相流讲稿3
2 1
2
2i2 1i1
2
3.1 单相流体压降的计算
（2）摩擦系数确定 由于气液温度很高,其粘度比常温小10倍以上，此时雷诺数 很大.因此,认为流动工况已进入阻力平方区，此时的摩擦 阻力系数与雷诺数无关，只与相对粗糙度有关。
1 D 4lg 3.7 k
二、单相流体的重位压降
Pzw gSin hg
h
ห้องสมุดไป่ตู้
垂直标高差 h hc h j
当两相流向上流动时，△h为正值，则重位压降为正值；
当两相流向下流动时，△h为负值，则重位压降为负值。
对于有多次升降流动的管件（如蛇行管），有：
Pzw h g s h g
2
计算管段出口处比容 计算管段入口处比容 计算管段长度
从中看出,管径,管长,质量流 速是由结构和流量决定的。 欲求摩擦阻力,主要求摩擦阻 力系数和平均比容。
计算管子内径
计算管段内两相流质量流 速
3.1 单相流体压降的计算
（1）平均比容的确定 a.压力小于临界压力时 （分三种情况）
按照出、入口的 焓平均值查得
2
D 公式适用范围 Re 120 k
1.125
超出范围,可查图确定
在锅炉水动力计算中,常用折算 0 来求摩擦阻力 D
3.1 单相流体压降的计算
1 D 4lg 3.7 k
2
Pmc D 2
2
第三章 气液两相流的压降
根据动量方程式知, 流体在管道流动时,其压降由三部分组成 压降 = 流动阻力 + 重位压降 + 加速压降
气液两相流流型实验报告
气液两相流流型实验报告实验名称：气液两相流流型实验目的：1. 熟悉台架,掌握流量测量仪表的使用；2. 掌握常见两相流流型的划分方法及相关规律，观察水平管中不同流型的特点；3. 根据各工况点实验数据绘制两相流流型图，并与典型流型图做比较。
实验任务：实验测量数据：,,,.(1) 测取不同情况下气相，液相流量；记录P P t tw气减室(2) 判别流型要求：(1) 实验数据汇总表；(2) 绘制αβ-曲线(3) 根据实验数据用Weisman图判别流型实验原理1、水平管道中气液两相流流型的划分及各流型特征在水平管道中的气液两相流，由于重力影响使流型结构呈现不对称性，因而水平管中的流型特征变得较为复杂。
Oshinowo流型划分原理使流型变得相对简单，根据Oshinowo的划分原则，一般把水平管道中的流型划分为六种，泡状流、塞状流、层状流、波状流、弹状流、环状流。
（1）泡状流在泡状流中，气相是以分离的气泡散布在连续的液相内，气泡趋向于沿管道上半部流动，这种流型在含气率低时出现。
（2）塞状流在塞状流中，小气泡结合大气泡，如栓塞状，分布在连续的液相内，大气泡也是趋向于沿管道上部流动，并且在大气泡之间还存在一些小气泡。
（3）层状流在层状流中，两个相的波动被一层较光滑的分界面隔开，由于重力和密度不同，气相在上部液相在下部分开流动。
层状流只有在气相和液相的速度都很低时才出现。
（4）波状流当气流速度增大时，在气、液分界面上掀起了扰动的波浪，分界面由于受到沿流动方向的波浪作用而变得波动不止。
（5）弹状流当气体流速更高时，分界面处的波浪被激起与管道上部管壁接触，并形成以高速沿管道向前推进的弹状块。
（6）环状流当气体流速进一步增高时，就形成气核和环绕管周的一层液膜，液膜不一定连续均匀的环绕整个管周，管子的下部液膜较厚，在气芯中也夹带有液滴。
图1水平不加热管中的流动型式表1水平绝热管中的流型变化增加液相流量增加气相流量ST+R ST+R ST+IW S PB ST+RW ST+IW S BTS+A PF ST+RW+D ST+LRW+D ST+BTS A+RW F+D ST+RW+D ST+LRW+D A+DA+D F+D F+DD A+RW A+RWA+D A+DA表示环状流（annular）；B表示气泡（bubble）；BTS表示中空气弹（blow through slug）；D表示液滴（droplet）；F表示液膜（film）；IW表示平缓波（inertial wave）；LRW表示大翻卷波（large roll wave）；PB表示气栓加气泡（plug＆bubble）；PF 表示气栓加泡沫（plug＆froth）；R表示涟漪波（ripple）；RW表示翻卷波（roll wave）；S表示气弹（slug）；ST表示层状流（stratified）。
气液两相流动.
第五章
第二节
2.1 基本参数
气液两相流动
气液两相流动基本方程式
7 ．气相真实流速
υG和液相真实流速 υ L
υG = QG / AG
8．气相折算速度 J G 和液相折算速度
υL = QL / AL
JL
J G = QG / A
J L = QL / A
X= WG / (WG + WL )
(1 - x ) = WL / (WG + WL )
4. 质量流速 G
G = W/A
第五章
第二节
2.1 基本参数
气液两相流动
气液两相流动基本方程式
体积流量
Q
Q = QG + Q L
气相体积流量 Q G
QG = WG / ρ G
Q L = WL / ρ L
液相体积流量
第一节
1.2 多相混合物流动图例
气液两相流动
多相混合物特征
分流阀
气力输送装 置组合体系
引(或送)风机
第五章
第一节
1.2 多相混合物流动图例
气液两相流动
多相混合物特征
抽油机井油管中 的气液混合物
油气渗流
井筒油气水三相流
储层
第五章
第一节
1.2 多相混合物流动图例
气液两相流动
多相混合物特征
水平井筒中的 气液两相流
A
u0
B
140
0
C
第五章
第一节
1.2 多相混合物流动图例
气液两相流动
多相混合物特征
气固两相流
输送气流
两相流3
• 在垂直受热管中产生蒸汽而形成两相混 合物的情况是一个重要的特例。 • 在受热时的流型与同样局部流动条件下 不受热时的流型是不同的。产生这种变 化的原因一是热力平衡遭到破坏，同时 在管内存在着径向温差；二是整个管道 的局部流体的动力平衡遭到破坏。
2013-7-22
sgdwdg20129872157间歇流转变为分散气泡流的判别准则管内气体的浮力使气体有浓集于管顶的趋势即呈间歇流型液体的紊流脉动又使液体将气团分散成小气泡与液体混合生成分散气泡流的趋dldp20129873157威斯曼利用较广泛的试验数据提出了两幅适用于水平及垂直上升管的通用流由于从一种流型转变为另一种流型要有一个转变过程而并非突变故在流型图上不用线条来表示分界而使用一个条带来表示不同流型的过渡区
2013-7-22
39/157
• 图中还表示出液体达到饱和温度(x=0)及 液体全部蒸发(x=1)的有代表性的位臵。 由图可见，汽泡是在主流温度达到饱和温 度之前就形成的，这一效应是因为液体中 径向温度分布的结果，它使得在液体平均 温度达到饱和温度之前，壁面上就达到了 产生汽泡的条件，这种情况称之为欠热沸 腾或过冷沸腾。
2013-7-22 8/157
• 两相流的压降及不稳定性研究，更和流 型密不可分。 • 流型取决于气泡份额和相分布，流型不 同，对压降起主要作用的因素也不同， 因而计算压降的公式有差别。 • 流型转变还会引起流动不稳定性。
2013-7-22
9/157
• 有些研究者认为影响流型的工艺参数和影 响管路压降的工艺参数相同。他们在利用 实验数据回归两相流工艺计算相关式时， 并不考虑流型。但这并不说明流型研究的 不重要。 • 新近的研究表明：根据不同流型建立不同 的物理模型而得到的工艺计算方法，比不 考虑流型的纯经验方法，其计算结果更为 准确和实用。
第三章(第三次课) 两相流动模型(飘)
1 x 1 1 K 2 x
3
1 2
式中
K2
l v
Jl
0 .5
exp 1 . 72 10
6
q
环形通道下求得的值与Marchaterre（泡状流）、 Cook（泡状流）、Egen（泡状流）以及Hoglund （泡状流）等的数据相比较，符合得很好。对于棒 束通道，当由泡状流过渡到弹状流时，观察到空泡 份额有一个峰值，这可能是由于邻近子通道间存在 紊流交混和横向流动影响的缘故；在弹状流与环状 流区，具有较大的扰动波。4根棒束的值比圆管与 同心环形通道下的值要低约5；7根棒束时，则 要低约10。
Zuber-Findlay方法 弹状流
x
1 2 x 1 x 0 . 35 g l v D v C 0 l G l v
搅拌流
x
1 4 x 1 x 1 . 18 g l v v C 0 2 l G l v
模型的建立
考察一维稳态流动，对每一相写出力平衡方
程（忽略壁面剪切力），则： 对液相，有
dp
对气相，有
dz
lg
F 1
0
dp dz
gg
F
0
这里，F为单位容积混合物的某一相对另一相
拖曳力。将上两式中的
F 1
dp dz
消去，有
l
2 l
C0
Biblioteka 1 4 u vj
g l v 1 . 18 2 l