多相流课件

煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
单质或纯物质的相图
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§1－2 多相流的定义和分类
定义： 必须同时考虑物质多相共存且具有明显相 界面的混合物流动力学 的 特殊流动问题称为 多相流。 在多相流动力学中，所谓的相不仅按物质的状
态，而且按化学组成、尺寸和形状等划分。
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2、气固两相流
气体和固体颗粒混合在一起共同流动。 固体颗粒本身无流动性; 当流体流速足够大, 流体中所含的固体小颗粒 具有类似流体特性； 在某些条件下，可将颗粒相作为流体考虑，在 另一些条件下，必须考虑颗粒相本身的特点。
例：空气中夹带灰粒与尘土，沙漠风沙，飞雪，冰雹， 气力输送，气流干燥，煤粉燃烧，石油催裂化，矿物 的流化床焙烧，气力浮选等
1、气液两相流
气体和液体 物质 混合在一起共同流动。 单工质汽液两相流 ，如水－水蒸汽 汽、液两相均具有相同的化学成份； 在压力和温度发生变化时会发生相变。 双组分工质气液两相流, 如空气－水 两相具有不同的化学成份。
例：蒸发器、冷凝器、反应器、气液混合器、气液分离器 等。
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5、气液液、气液固和液液固多相流
气体、液体和固体颗粒混合在一起共同流动称为气液固三 相流； 气体与两种不能均匀混合、互不相溶的液体混合物在一起 的流动称为气液液三相流； 两种不能均匀混合、互不相溶的液体与固体颗粒混合在一 起的共同流动称为液液固三相流。 例： 油田油井及井口内的原油-水-气-沙粒的三种以上相 态物质的混合物流动，烟气洗涤塔等
空气中夹带灰粒与尘土沙漠风沙飞雪冰雹气力输送气流干燥煤粉燃烧石油催裂化矿物的流化床焙烧气力浮选等煤燃烧国家重点实验室sklcc油田开采与地面集输分离排污中的油水两相流化工过程中的乳浊液流动物质提纯和萃取过程中的液液混合流等煤燃烧国家重点实验室sklcc气体与两种不能均匀混合互不相溶的液体混合物在一起的流动称为气液液三相流
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两相流的范围
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§1－3 多相流的基本特征参数
1、质量流量、质量流速和质量相含量（相分数）
质量流量：单位时间内通过通道总流通截面的流体质量
W W1 W2 (kg / s)
质量流速： 单位流通截面的质量流量
G W / A G1 W1 / A G2 W2 / A
质量相含率： 各相质量流量与总质量流量之比
x Gg / G Wg / W
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2、容积流量、容积流速和容积相含率 容积流量：单位时间内通过通道总流通截面的流体容积
Q (Q1 Q2 ) (W1 / 1 W2 / 2 )
容积流速： 单位流通截面的容积流量
vi Qi / Ai
4、真实相含率
某相的流动在任意流通截面上所占通道截面积与总截面 之比
Ag / A; (1 ) Al / A ( A Ag ) / A
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5、滑动比、滑移速度
滑动比：两相中各相真实速度的比值
S vg / vl
滑移速度：轻相速度与两相混合物的速度之差
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多相流基础
2005 年 11 月
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参考书

S.L. Soo, Multiphase Fluid Dynamics, Science Press,1990. 胡道和等，气固过程工程学，武汉理工大学出版社， 2003。 郭烈锦，两相与多相动力学，西安交通大学出版社， 2002。 岑可发，樊建人 《工程气固两相流动的理论及计 算》，浙江大学出版社，1990年。 周力行 《湍流两相流动与燃烧的数值模拟》，清华 大学出版社，1991年。 周力行 《湍流气粒两相流动和燃烧的理论与数值模 拟》，1994年。 盖得· 希特斯洛尼 《多相流动和传热手册》，机械工 业出版社，1993年
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参考书

李静海，欧阳洁等.颗粒流体复杂系统的多尺度模拟， 科学出版社，2005 袁亚雄，张小兵，高温高压多相流体动力学基础， 哈尔滨工业大学出版社，2005
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第一章 绪论
§1－1 物质的相描述
定义： 某一系统中具有相同成份及相同物理、化 学性质的 均匀物质部分，各相间有明显可分的 界面。
J Q / A (Q1 Q2 ) / A J1 J 2 J1 Q1 / A (W1 / 1 A) J 2 Q2 / A (W2 / 2 A)
容积相含率： 各相容积流量与总容积流量之比
g Qg /(Ql Qg )
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3、各相真实流速 各相容积流量除以流动中各相所占流通截面积
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3、液固两相流
液体和固体颗粒混合在一起共同流动。

例：水力输送，矿浆，纸浆，泥浆，水力除渣，污水管流动等
4、液液两相流
两种互不相溶的液体混合在一起的流动。
例： 油田开采与地面集输、分离、排污中的油水两相流，化工过程 中的乳浊液流动，物质提纯和萃取过程中的液液混合流等
物质的四种相: 固体，液体，气体，等离子体。 古代定义：土、水、空气、火
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物质的相所具有的性质
固体 —— 若不受外界干扰，将永保其形状不变； 液体 —— 在其水平自由面以下与其容器形状相 同； 气体和等离子体 —— 不能用边界面包住自己， 将充满所能占据的整个空间。 流体 —— 液体、气体和等离子体均不能保持形 状不变而具有流动性。
vD vg vH
6、两相混合物密度
流动密度： 单位时间内流过截面的两相混合物 的质量与容积之比 W / Q ( Q Q ) / Q
0 l l g g
真实密度：流动瞬间任一流动截面上两相流混合 物的密度 m g (1 ) l