两相流的流型和流型图.ppt

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1、第二章两相流的流型和流型图本章主要内容1.流型的定义、影响流型的因素;2.竖直上升绝热管、竖直下降绝热管、水平绝热管中存在的流型、特征及出现范围;3.管内淹没和流向反转的产生及判别;4.流型的过渡及判别；5.采用流型图判别流型的方法。2.1研究流型的意义一.何谓两相流的流型?单相流与两相流的区别？1.单相流流态分三种：层流，过渡流，湍流2.气液两相流体在流动过程中，两相之间存在分界面，这就是两相流区别于单相流的重要特征。3.两相流中相间界面的形状和分布状况，就构成了不同的两相流流型。三.影响流型的因素1.x,P,G;2.是否受热（非绝热）

2、；3.流动方向；4.流道结构。1.流型影响流体的换热特性；2.流型影响压降特性；3.流动不稳定性与流型有关；4.建立流动模型与流型密切相关。二.研究流型的意义2.2垂直上升管中的流型泡状流一.垂直上升不加热直圆管1.泡状流(1)特征：1)液相连续，气相不连续；2)气泡多数呈球形；3)管子中心气泡密度大，有趋中效应。(2)出现范围：主要出现在低x区，在中低压情况下，出现在；高压情况下，较大仍为泡状流，2.弹状流(1)特征1)大气泡与大液块交替出现，头部呈球形，尾部扁平，形如炮弹；2)气弹间液块向上流动，夹有小气泡；3)气弹与管壁间液层缓慢向

3、下流动。(2)出现范围1)低压、低流速,，低压时气泡长度可达1m以上；2),不能形成大气泡，当P>10MPa时，弹状流消失；3)出现在泡-环过渡区。弹状流3.乳沫状流(搅混流）(1)特征1)破碎的气泡形状不规则，有许多小气泡夹杂在液相中；2)贴壁液膜发生上下交替运动，从而使得流动具有震荡性。(2)出现范围它是一种过渡流，一般出现在大口径管中，小口径的管中观察不到。乳沫状流4.环状流(1)特征1)贴壁液膜呈环形向上流动；2)管子中部为夹带水滴的气柱；3)液膜和气流核心之间存在波动界面。(2)出现范围1)在P

4、2)发生在气相流速较高时。5.细束环状流当液相流速较大时，气柱中液滴量增多，使小液滴连成串，向上流动。与环状流不易区分。环状流1.流型的演变在受热管中，流型沿途发生变化，受热管中可能同时存在几种流型。2.注意两个问题(1)流型的演变需要一定时间和距离；高q下：环状流区域较大，流型演变时间较短；高P下：P>10Mpa，弹状流消失，流型直接从泡状流向环状流转变。(2)绝热管中不会出现雾状流。二.垂直上升加热直圆管中的流动型式三.流型图目前广泛采用的流型图均为二元的，其坐标为流动参数或组合参数。选用右图流型图注意1.实验条件Di=31.2mm;

5、P=0.14-0.54MPa,流动工质是空气和水。2.该图和应用P=3.45-6.9MPa,汽水混合物在Di=121.7mm管子中得到的实验数据符合良好。3.坐标参数横坐标：分液相动压头纵坐标：分气相动压头2.3垂直下降管中的气液两相流流型及其流型图1.泡状流2.弹状流3.下降液膜流4.带气泡的5.块状流6.雾式环状流下降液膜流一.流型的分类1.泡状流特征:1)气泡集中在管子中心部分2)气泡尺寸更小，更接近于球形。2.弹状流若，则气泡将聚集成气弹。特征：1)气弹较长，尾部呈球形；2)下降流时贴壁面液膜向下流动，故比上升流时稳定。3.环状流

6、(1)下降液膜流当小时，有一层液膜沿管壁下流，核心部分为气相，液膜中无气泡。(2)带气泡的下降液膜流当时，由于惯性的作用，气相将进入液膜。(3)块状流当较高时，贴壁为液膜，由于气相的卷吸作用，核心为雾状气柱。(4)雾式环状流当较高时，贴壁为液膜，由于气相的卷吸作用，核心为雾状气柱。二.流型图1.实验条件空气和多种液体混合物,di=25.4mm,P=0.17MPa2.坐标参数横坐标纵坐标一.水平不加热管中的流动型式1.泡状流气泡趋于管道上部，下部较少。其分布与流速关系很大。液相流速增大，分布趋于均匀。2.塞状流气泡聚结长大而形成气塞，与垂直

7、上升流中弹状流相似。大气塞后有小气泡，由泡状流过渡而来。2.4水平管中的流动型式3.分层流(1)出现在都比较小的情况；(2)两相完全分离，气相在管道上方流动；(3)气液之间有明显的分界面。4.波状流气相流速足够高时，由于气相的作用，在界面上产生一个扰动波，扰动波向前推进向波浪一样，形成波状流。5.弹状流在波状流基础上，随着气相流速的增加，会使这些扰动波碰到流道的顶部表面，形成气弹。6.环状流受重力作用，周向液膜厚度不均匀。出现在气相流速较高、流量比较大，而液相流速较低时。当壁面粗糙时，液膜可能不连续。水平不加热管中的流型图片二.水平加热管

8、中的流动型式1.单相流2.泡状流3.塞状流4.弹状流5.波状流6.环状流流型演变与P、q、Wo密切相关P：当P很高时，塞状流和弹状流消失；q：q较大，环状流所占范围扩大；Wo：Wo高，惯性作用