2 气液两相管流2009
气液两相流
热物理量测试技术1概述两相流广泛应用于热能动力工程、核能工程、低温工程以及航天领域等许多领域。
所谓两相流，广义上讲是指一种物质或两种物质在不同状态下的流动，其中气体和液体一起流动称为气液两相流。
对于两相流中的气液混合物，它们可以是同一种物质，即汽—液(如水和水蒸气)，也可以是两种不同的物质，即气—液(如水和空气混合物)。
气液两相流是一个相当复杂的问题，。
在单相流中，经过一段距离之后，就会建立一个稳定的速度场。
但对于两相流，例如蒸汽和水，则很难建立一个稳定的流动，因为在管道流动中有压降产生，由于此压降作用会产生液体的蒸发，所以在研究气液两相流时必须考虑两相间的传热与传质问题。
两相流学科还处于半经验半理论阶段，对于两相流的流动和传热规律进行研究时，除了依靠各种数学物理模型外，还要依靠实验，这就需要两者相结合从而更好地进行研究。
2两相流压降测量[1]压降，即两相流通过系统时产生的压力变化，是两相流体流动过程中的一个重要参数。
保持两相流体流动所需的动力以及动力系统的容量和功率就取决于压降的大小。
一般说来，两相流体流动时产生的压降一般由三部分组成，即摩擦阻力压降、重位压降、加速压降，管道系统出现阀门、孔板等管件时，还需测量局部压降。
目前，常用差压计或传感器来测量两相流压降。
2.1利用差压计测量压降应用差压计测量气液两相流压降的测量原理图如图1所示。
所测压降为下部抽头的压力与上部截面上可列出压力平衡式如下：抽头压力之差。
在差压计的Z1（2.1）式中，为取压管中的流体密度；为差压计的流体密度。
由（2.1）可得：（2.2）由上式可知，要算出压降的值，必须知道取压管中的流体密度和差压计读数。
当管中流体不流动时：（2.3）式中，为两相混合物平均密度。
将式（2.3）代入（2.1）。
可得两相流体静止时，差压计中读数如下：（2.4）图1气液两相流系统中的压降测量从上面的方程式可知，为了从差压计得到压降，确定取压管中流体密度是十分重要的，这意味着取压管中的流体必须为单相液体或气体。
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。
气液两相流 第2章-两相流的基本理论
x
1 (1 x)
G G
• 对于均相流动，考虑流体流过微元流道的平衡方程式，设流道截面积为A， 与水平面的倾斜角为θ。
• 针对最普遍问题，不做任何简化：非稳态、非等截面、有换热、有内热生成
• 2.4管内气液两相流的基本ห้องสมุดไป่ตู้程
q
z
qv
Vm
A
p
θ
τ0
q －经流道壁面进入系统的热流密度，W/m2 qv－单位体积的内热发生率，J/m3·s P － 流道周界长度
2.1管内气液两相流的基本参数
7、气相（真实平均）速度VG、液相（真实平均）速度VL（actual velocity） m/s VG=QG/AG, VL=QL/AL 事实上，它们是各相在其所占截面上的平均速度，真正的两相流 速应当是截面上各流体质点的速度---局部速度。
8、折算速度VSG、VSL(Superficial gas/liquid velocity) m/s VSG:假定气相单独流过管道整个截面时的流速（即折算到整个截面上） VSG=QG/A, VSL: VSL=QL/A (VSG=QG/A＝QG/(AG/α)=α·VG； VSL＝（1－α）·VL
2.1管内气液两相流的基本参数
3、质量含气率x（mass fraction of the gas phase）
流过某一截面的气相质量流量占两相总质量流量的份额。
x WG WG W WG WL
WG x W WL (1 x) W
质量含液率为：
1 x WL WG WL
单组份气液两相流的质量含气率x也称为干度（Dryness、Quality）。
2.1管内气液两相流的基本参数
⑴真实密度（又称分相流密度）
气液两相管路的特点
气液两相管路的特点气液两相管路是指在管路中同时存在气体和液体两种相态的流体。
其特点如下：1. 混相现象：气液两相管路中的气体和液体会相互混合，形成混相现象。
由于气体和液体的密度和粘度不同，混相会导致流体的性质和行为发生变化。
2. 气液分离：在气液两相管路中，由于气体和液体的密度和粘度不同，会发生气液分离现象。
气体往往上浮到管路的上部，而液体则沉积在管路的下部。
3. 流动特性：由于气体和液体的物理性质不同，气液两相管路的流动特性也不同。
气体的流动速度较快，具有较小的密度和粘度，而液体的流动速度较慢，具有较大的密度和粘度。
因此，在气液两相管路中，气体和液体的流动行为和速度差异较大。
4. 压力变化：气液两相管路中，气体和液体的流动会导致管路内部的压力变化。
气体的流动会产生较大的压力波动，而液体的流动则较为稳定。
由于气体和液体的压力变化不同，气液两相管路中的压力控制和调节较为复杂。
5. 腐蚀问题：气液两相管路中，液体往往具有较强的腐蚀性。
当液体流经管路时，会对管道材料产生腐蚀作用，从而影响管路的安全性和使用寿命。
6. 温度控制：气液两相管路中，液体的温度通常较高。
当气体与液体混合时，会产生热量，导致管路温度升高。
因此，在气液两相管路中，需要进行有效的温度控制，以防止温度过高导致管路损坏。
7. 传热效率：气液两相管路中，由于气体和液体的温度差异较大，传热效率较高。
当气体和液体在管路中流动时，会发生热量传递，从而实现热量的利用和转移。
气液两相管路具有混相现象、气液分离、流动特性差异、压力变化、腐蚀问题、温度控制和传热效率高等特点。
了解和掌握气液两相管路的特点对于管路设计、操作和维护具有重要意义。
气液两相流动及传热应用
气液两相流动及传热应用气液两相流动及传热是指在管道或设备中同时存在气体和液体的流体流动状态，并且这两种相之间进行传热的过程。
在工程实际中，气液两相流动及传热广泛应用于多个领域，如能源、化工、生物医药、环境保护等。
下面将就气液两相流动及传热的原理、优势及应用进行详细介绍。
气液两相流动及传热的原理主要涉及两个方面，即质量传递和热传递。
首先是质量传递方面，气液两相流动的过程中，气体和液体之间会发生质量交换，即气体在液体中溶解，或液体从气体中蒸发。
这种质量交换会导致气液两相流动状态的变化，例如气体的泡状流动、液滴的产生等。
此外，质量传递还可以通过传质系数来描述，传质系数的大小决定了气液两相之间质量传递的速率。
其次是热传递方面，气液两相流动过程中的热传递可以通过传热系数来表示，传热系数的大小决定了气体和液体之间热量交换的速度。
气液传热一般包括两个方向，即气体对液体的传热和液体对气体的传热。
气体对液体的传热一般是通过气泡形成和破裂的过程中释放的热量来实现的，而液体对气体的传热一般是通过蒸发和凝结的过程中释放或吸收的热量来实现的。
气液两相流动及传热的优势主要有以下几点：1. 提高传热效率：由于气体和液体之间存在很大的界面面积，使得气液两相之间的传热效率明显高于单相流动。
通过增大传热系数，可以提高传热速率，加快物料的加热或冷却过程。
2. 增加传质速率：气液两相流动可以有效地提高物料之间的质量传递速率。
例如，在化工反应中，气液两相流动可以将气体催化剂或催化剂溶于液体中，提高反应速率和产物收率。
3. 实现混合和搅拌：由于气液两相在流动过程中会发生剧烈的搅拌和混合，可以有效地降低物料之间的温度、浓度或成分不均匀性。
这对于化工过程和生物反应的控制和优化非常重要。
气液两相流动及传热在多个领域有着广泛的应用：1. 石油和化工工业：在炼油、裂解、合成氨等过程中，气液两相流动及传热可以实现热量和质量的转移，提高反应速率和产品收率。
第2章 气液两相流的模型
•西克奇蒂公式 •麦 克 亚 当 斯 公 式
m xg 1 xl
1
•杜克勒公式
g l ' vg vl' m ' x g ' 1 x l v v
' vg m l 1 x 1 ' v l
m
则能量方程式为
v2 gdzsin pdv vdp d ( ) dE 0 2
多相管流理论与计算
压差的表达式
v2 vdp gdzsin d ( ) pdv dE 2
2-6
二、均流模型的压力梯度微分方程式
在动量方程式中
Adp dF gAdzsin Gdv
将所得能量平衡方程式写成微分形式：
dU mvdv mgsin dZ d ( pV ) dq 0
多相管流理论与计算
内能U虽然不能直接测量和计算其绝对值，但可求得两种状 态下的相对变化。根据热力学第一定律，对于可逆过程：
dU dq pdV
或
dq dU pdV
dq dqr dU pdV
而对于不可逆过程来讲：
以 dlw 表示摩擦消耗的功，则:
dqr dlw
dqr —摩擦产生的热量
dU dq pdV dlw
代入 dU 并整理得
dlw—摩擦消耗的功
dU mvdv mgsin dZ d ( pV ) dq 0
Vdp mvdv mgsin dZ dlw 0
对于多相 混合物
dvm m v dp m g sin m vm m dZ dZ d 2
2 m
通用表达式，求解的关键是确定
关于气液两相流流型及其判别的若干问题
关于气液两相流流型及其判别的若干问题论文导读：气液两相流的宏观运动规律以及它与其他运动形态之间的相互作用是两相流体力学的主要研究内容之一。
两相流流型是两相流的结构形式，对于流型形成机制及其特点的认识，是两相流的机理及其规律研究的重要组成方面，同时也直接关系到对两相流学科中其他问题的分析研究。
在气液两相流流动过程中，由于气、液两相均可变形，两相界面不断变化，从而两相介质的分布状态也不断改变，流型极为复杂。
流型图是用于流型识别及流型转换判断的重要工具之一。
关键词：气液，两相流，流型，流型图0.引言气液两相流的宏观运动规律以及它与其他运动形态之间的相互作用是两相流体力学的主要研究内容之一。
两相流流型是两相流的结构形式，对于流型形成机制及其特点的认识，是两相流的机理及其规律研究的重要组成方面，同时也直接关系到对两相流学科中其他问题的分析研究。
1.气液两相流流型的分类目前，研究和应用中涉及的气液两相流大多数是管内流动，因此下面的讨论主要针对气液两相管流进行。
在气液两相流流动过程中，由于气、液两相均可变形，两相界面不断变化，从而两相介质的分布状态也不断改变，流型极为复杂。
同时，流型还与管道尺寸、管截面形状、管道角度、管道加热状态、所处的重力场、介质的表面张力、壁面及相界面间的剪切应力等因素有密切关系。
不同的研究者，从不同角度对流型进行研究时，会给出流型的不同定义和划分。
从实际应用的简明性考虑，目前常采用的流型划分，如表1所示。
表1几种常见管道条件下的流型划分管道条件流型划分水平绝热管气泡流弹状流层状流塞状流波状流环状流垂直上升绝热管气泡流弹状流搅拌流环状流液丝环状流垂直下降绝热管气泡流弹状流环状流乳沫状流搅拌流弥散环状流倾斜上升绝热管弥散泡状流气泡流波状流弹状流环状流由于流动条件变化的多样性以及研究角度的多样性，基于流动结构形态学上的流型划分方法有几个问题：1.1流型定义的模糊性目前对于各种流型的定义只是建立于主观观察的结果上的，这样不可避免引入观察者主观因素的干扰。
输水管道气液两相流波动性分析
输水管道气液两相流波动性分析发表时间：2010-01-05T14:17:46.700Z 来源：《企业技术开发》2009年第10期供稿作者：宋梓鹏1，柳浩林1，闫强2 [导读] 本文从两个方面分析了输水管道的两相流波动性，针对有压供水含气管道的波动特征和流动模型对波动性进行了分析。
宋梓鹏1，柳浩林1，闫强2（1长安大学环境科学与工程学院，陕西西安 710054；2长庆石油勘探局，长庆油田矿区事业部，陕西延安710600）作者简介：宋梓鹏（1983-），男，山东潍坊人，硕士研究生，主要研究方向：给排水管网系统优化。
摘要：本文从两个方面分析了输水管道的两相流波动性，针对有压供水含气管道的波动特征和流动模型对波动性进行了分析。
根据压差波动性得出流型识别的方法，并进一步分析了各流型的波动特性。
关键词：输水；两相流；波动性90年代以来，我国给水事业在许多方面都有了飞跃的发展，并取得了接近或达到国际先进水平的成果，但水的安全输配还有许多问题至今还不能用理论很好地解决，尤其是有压输水管道气水两相流流态不能用完善的理论来解释，两相流压力变化的难控性往往造成事故隐患，导致巨大经济损失。
气液两相流流动要比均质流动复杂得多，由于两相流的同时存在使流体力学理论和经验分析也比较复杂，这主要是由动力波和两相间管道内壁间的相互作用造成的。
在过去几十年中许多专家学者对两相流动进行了广泛的研究和实验分析，然而几乎没有发现并精确地预测它们之间的相互关系。
由于气液两相流技术有巨大实用价值和较高的经济效益，系统地对其进行分析具有重要的意义。
1气液两相流中的密度波两相流管道中的流体变化有两种表现方式，分别是密度波和压力波。
密度波是由两相流体空隙度变化导致密度变化而产生的，其传播方向只有一个，又称为空隙度波或连续波；压力波是由压缩效应引起流体密度变化而产生的波。
密度波能反映两相流的本质特征，比压力波更常见，两相流中的许多现象都与其有关，如流型转变和密度波型脉动等现象，当其传播速度为零时两相流出现所谓的运动阻塞[3]。
气液两相管流计算
气液两相管流计算1基本要求.从能量平衡微分方程出发，与压降等经验关联式联立，得出了油气集输管线沿程温降的计算公式，并编制大型计算程序。
2 数学模型2.1 热力计算能量平衡方程假设两相之间没有温度滑移, 并不计油品的径向温度梯度，这样气液两相混合物沿管线的能量微分方程可写成:dx dv vg dxdH dx dq ++=θsin (1) q —垂直于管壁方向的热流量；H —混合物焓；v —混合物平均速度; θ—管轴线与水平面夹角；g —重力加速度。
由于混合物焓H 依赖于它自身的压力P 和温度T f , 这样dHdx 可下式来表示：dH dxH P dP dx H T dT dx C dPdx C dT dx Tf f P f J pm Pmf =+=-+()()∂∂∂∂μ (2)其中μJ 为焦耳-汤普森(Joule-Thompson)系数, 其物理意义是流体每单位压力变化引起的温度变化，C Pm 为混合物定压比热。
由(1)式和(2)式可得:dx dPdx dv v g dx dq C dx dP dxdH C dx dT JPm J pm fμθμ+--=+=)sin (11 (3) 式中单位长度热流量dqdx r k T T o f s =--2π() (4)负号表示散热，T s 为环境土壤温度， k 为传热系数。
将(4)式带入(3)式，整理得dT dx T T A Bf s f=-+ (5) 式中A C r k Pm o =2π ,B dP dx gC v C dv dx J Pm Pm =--μθsin 。
式(5)为一阶线性微分方程, 对应的边界条件为:在出油管口处，当 x =0时 T f =T f0解方程(5)可得温度分布:T T T k k C x k T f f s Pm s=---+-()exp()012212πππΦΦ (6)式中Φ=--C dP dx g vdvdx Pm J μθsin 式(6)中除传热系数k 和压降dP/dx 外，其余参数一般均为常数。
2-2.井筒气液两相流
• 出现雾流时，气体体积流量远大于液体体积流量。根
据气体定律，动能变化可表示为：
mvmdvm
Wt qg Ap2 P
dp
• 取 dh hk dP pk
m m
PP
•则
dp [ m g f ]dh
1
Wt qg Ap2 P
表2-2 流型界限
流动型态 泡流 段塞流 过渡流 雾流
界限
qg qt
LB
LM
75 84(vg
qL )0.75 qg
2.3.2平均密度及摩擦损失梯度的计算
(1)泡流 平均密度:
m H L L H g g (1 H g )L H g g
HL Hg 1
气相存容比(含气率)Hg ：管段中气相体积与管段容
积之比值。
液相存容比(持液率)HL ：管段中液相体积与管段容
m
LM LM
vg LS
SL
vg Ls LM LS
Mi
t
LM LM
vg LS
SL
vg Lg LM LS
Mi
图2-23 C2～NRe’曲线
(4)雾流
• 雾流混合物密度计算公式与泡流相同：
m H L L H g g (1 H g )L H g g
• 由于雾流的气液无相对运动速度，即滑脱速度接近于雾，
基本上没有滑脱:
Hg
qg qL qg
• 摩擦梯度:
f
f
g vs2g
2D
• 雾流摩擦系数可根据气体雷诺数和液膜相对粗糙度由图查
得。
NRe
g
gvsg D g
2.4计算井筒多相管流动的Beggs-Brill方法
• Beggs-Brill方法可用于水平、垂直和任意倾斜气液两 相管流动计算。
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水平管流(θ=0)，且忽略动能
dp v 2 f dz 2D
多相流
2 m vm dvm dp m g sin f m m vm dz 2D dz
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16
分析
m
m L H L g 1 H L
vm
vm vSL vSG
2 L
2
紊流（NRe>2300）
e 21.25 f 1.14 2 lg 0.9 D N Re
f 64 N Re
2
层流（NRe≤2300）
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NRe DvL L L
29
2.段塞流 a.混合物密度
Wm L vS A m Co L qm v S A
qG qL vs v G v L 0 H G A 1 H G A
HG qG qG q L
b.摩阻梯度
v 2 G v m vSG q G A f f m 2D
f f
2
G v
2 SG
2D
e 21.25 f 1.14 2 lg 0.9 D N Re
2
e 21.25 f 1.14 2 lg 0.9 D N Re
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33
3.雾状流
a.混合物密度
m (1 HG ) L HG G
雾状流一般发生在高气液比、高流速条件下，液相 以小液滴形式分散在气柱中呈雾状，这种高速气流携液 能力强，其滑脱速度甚小，一般可忽略不计。
雾 过 段 泡 流 渡 塞 流 流 流 计算HL(ρm)
Bo,Bg,Bw,Rs,μo,μg等 vm,vsg,vsl 判别流型 雾 过 段 泡 流 渡 塞 流 流 流
重 摩 动 ＋ 阻 ＋ 能 力 △px2
△px,- △px2<E
△H
p1，T2
pwf，Twf
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p1=pwf－△px2
18
大气泡集中在管子
的上半部。
气流量高、液流量低 气流中夹带液滴
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14
四、气液两相管流压力梯度方程及求解步骤
1.压力梯度方程
dv Fz Adz dt
wD dp dv g sin v dz A dz
压降梯度=重力梯度+摩阻梯度+动能梯度
单相流
dp v 2 dv g sin f v dz 2D dz
第三节 气液两相管流计算方法
• 早期均匀流方法（总摩阻系数法）
1952 Poettmann & Carpenter 80’s 陈家琅 λ'~(NRe)2
• 经验相关式
1963 1965 1967 1973 1985 Duns & Ros无因次化处理 NvL、Nvg、ND、NL Hagedorm & Brown现场实验 Orkiszewski流型组合 Beggs & Brill倾斜管实验 Mukherjee & Brill改进实验条件
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选用方法
Griffith和Wallis 密度项对Griffith和Wallis公式作了修正，摩阻 项用Orkiszewski方法 Ros和Duns Ros和Duns
20
1.总压降梯度公式
dvm dp m g f m vm dz dz
一般动能较小，只在雾流情况下才有意义。 只考虑气体的压缩性：
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4qG qm 1 v A v A S S
2
28
实验表明：泡流时vs=0.244
b.摩阻梯度
泡流中气体以小气泡分布于液体中，靠近管 壁主要是液体。其摩阻压力梯度按液相计算。
ρL v ρL qL f f f 1 H G A 2D 2D
管流截面上液相体积流量与气液混合物总体积流 量的比值。（条件：vG v L vm ）
• 关系
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q L SL L L HL qm m m
4
• 流速
相平均流速 实际流速 表观流速 关系 滑脱速度
qL vL AL
AL HL A
vg
qg Ag
• 雾状流
压力进一步降低，中心气柱逐渐 增大，壁面液膜厚度降低，液体以液 滴分散于气相中。
特点
气相是连续相，液相是分散相 摩阻增加，重力损失最小
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10
p
雾状流
过渡流 △L
△p3 H
△p2
• 总结
△p1
段塞流
△L
泡流 纯液流 △L
油井生产中可能出 现的流型自下而上依次 为：纯油流（液流）， 泡流，段塞流，过渡流， 雾状流。 实际上，在同一口 油井中，一般不会出现 完整的流型变化。
1.0 qG/qm
1.9 23/8 27/8 31 / 2 4
2 LB 1.071 0.7277vm / D
段塞流
泡流
0.13
41/2
vm
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Orkiszewski方法流型界限
流型 泡流 界限 qG/ qm<0.13 或 0.13<qG/ qm<LB
段塞流 过渡流
雾流
qG/ qm>LB，NGV<LS LM >NGV>LS
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总压降梯度公式
m g f dp 2 dz 1 Wm qG /( A p)
q G q osc (R p R S )Bg
Wm q osc m t
质量，kg/m3。
2013-7-14 22
mt osc gsc R p wsc WOR
qL vSL A v SL vL HL
vSG
qg A
v SG vG 1 H L
v SG v SL v S vG v L 1 H L H L
混合物流速
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qm q g q L vm vSg vSL A A
5
• 混合物密度
存在滑脱
m L H L AL g 1 H L AL
N Re g Dv SG G / g
• 确定e/D
根据无因次韦伯系数选择公式。
NW
当Nw≤0.05时 当Nw>0.05时
v SG L G L
2
e 34 2 D G v SG D
NGV>LM
四、混合物密度与摩阻梯度的计算
1）泡流
a.混合物的密度
与滑脱速度有关
m L H L G (1 H L ) (1 HG )L HGG
qG qL qG qm qG vS vG vL AG AL AHG A(1 H G )
qm 1 HG 1 2 vS A
ZnRT vSG dp dv m dvSG 1 dq G 1 dp 1 ZnRT dp p 2 dz dz A dz A dp dz A p dz p dz d
m vm A vSG A dp Wmq G dp m vm vSG dp dvm m v m dz p dz A2p dz A 2 p dz
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2. 水平管流气液两相流流型
• 分层流
上部气流、下部液流 气液界面平滑或波状
中心气流，携带液滴 管壁液环流动
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间歇流
大气泡沿管子顶部流 动，管子下部为液流 塞流 大液体段塞流与几乎 充满管子的高速气泡 的交替流。 段塞流
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分散流
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图2-1 自喷井生产系统及压力损失
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第二节 气液两相管流基本概念及基本方程
两相管流：
占油气井系统总 压降35% - 90% 核心问题：
沿程压力变化
及其影响因素
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一、气液两相管流的滑脱现象及特性参数
滑脱现象
气液两相上升流动时，
由于气液两相间的密度差异
所产生气相超越液相流动。
雾 过 段 泡 流 渡 塞 流 流 流
qL 1 f w Bo qL f w Bw qo GOR Rs A A
井筒L处 p，T
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L=L1, L2, L3---Ln p=p1＋△p1+△p2 --- △pn-1
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迭代计 算步骤
p1=pwf－△p1 p1=pwf－△px pwf
相对于气相而言，有一 部分液相被滞留于管段中。 密度增加，压降损失增加
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• 持液率(Liquid Holdup)
流动状态下单位长度管段内液相容积所占份额
HL
单位管段液相容积
单位管段容积
P ,T
AL AL A AL Ag
• 无滑脱持液率(No-slip Liquid Holdup)
• 纯液流（p>pb）
无气相，管内均质液体 流体密度最大，压力梯度最大
• 泡 流（p<pb）
溶解气开始从油中析出，气体以小气 泡分散在液相中 液相是连续相，气相是分散相 特点 液相滑脱损失严重，易水淹 摩阻小，重力损失为主
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• 段塞流
混合物继续向上流动，压力降低， 小气泡合并形成大气泡，在井筒中形 成一段气，一段液流动结构，气托着 油向上运动。
特点
液相是连续相，气相是分散相 气体体积变大，摩阻增加 滑脱较小，总压力损失最小