管内两相流阻力程序计算与分析

管内两相流阻力程序计算与分析
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算例三：
已知一均匀受热的螺旋管试验段总长为32 m，管子内径为12.53 mm，螺旋直径为1 m，试验压力分别为2 、4、6 MPa，管内汽水混合物的质量流速为400 kg·m-2·s-1，关于汽水两相摩擦压降梯度的部分试验结果如图所示。

要求：
（1）收集、整理实验数据；
（2）分别用螺旋管均相模型和Santini关联式预测试验工况下的摩擦压降梯度，并将预测结果与实验数据进行对比分析（绘图分析）；
（3）影响因素分析——总结压力和干度对摩擦压降梯度的影响规律（绘图分析）。

一、管内气液两相流均相模型的摩擦压降计算关联式
二、计算流程
三、程序
clc
%clear all
d=12.53e-3;
D=1;
G=400;
for p=2e3:2e3:6e3 %取压力分别为2，4，6MP
rhol=refpropm('D','P',p,'Q',0,'water'); %饱和水密度
visl=refpropm('V','P',p,'Q',0,'water'); %饱和水动力粘度
rhog=refpropm('D','P',p,'Q',1,'water'); %饱和蒸汽密度
visg=refpropm('V','P',p,'Q',1,'water'); %饱和蒸汽动力粘度
i=0;
for x=0.05:0.05:0.95
i=i+1;
X(i)=x; %干度
%Santini经验关联式
kx=-0.0373*x.^3+0.0387*x.^2-0.00479*x+0.0108;
rhotp=1/(x/rhog+(1-x)/rhol);
dpdz1(i)=kx*G.^1.91/d.^1.2/rhotp/1000;
%螺旋管均相模型关联式
Relo=G*d/visl; %全液相雷诺数
fclo=0.3164*Relo.^(-0.2)*(d/D).^0.1; %单相螺旋管阻力系数 dplo(i)=fclo*G*G/(2*rhol*d)/1000; %全液相压降
fai1(i)=1+x*(rhol/rhog-1);
fai2(i)=(1+x*(visl/visg-1)).^(-0.2);
failo(i)=fai1(i)*fai2(i); %折算因子
dpdz2(i)=dplo(i)*failo(i); %两相压降
end
if (p==2e3)
figure(1)
plot(X,dpdz1,'r')
hold on
plot(X,dpdz2,'b')
hold on
data=xlsread('2MPa压力数据')
plot(data(1,:),data(2,:),'k-s');
legend('Santini关联式','螺旋管均相模型','2MP压力实验数据') xlabel('干度X')
ylabel('压降梯度dp/L[KPa/m]')
end
if (p==4e3)
figure(2)
plot(X,dpdz1,'r')
hold on
plot(X,dpdz2,'b')
hold on
data=xlsread('4MPa压力数据')
plot(data(1,:),data(2,:),'k-s');
hold on
grid on
legend('Santini关联式','螺旋管均相模型','4MP压力实验数据') xlabel('干度X')
ylabel('压降梯度dp/L[KPa/m]')
end
if (p==6e3)
figure(3)
plot(X,dpdz1,'r')
hold on
plot(X,dpdz2,'b')
hold on
data=xlsread('6MPa压力数据')
plot(data(1,:),data(2,:),'k-s');
hold on
grid on
legend('Santini关联式','螺旋管均相模型','6MP压力实验数据') xlabel('干度X')
ylabel('压降梯度dp/L[KPa/m]')
end
四、绘图
2Mpa
4Mpa
6Mpa
五、结果分析
实验数据与通过Santini关联式计算出来的数据拟合较好，与螺旋管均相模型相差较大。

且随着压力的增加，拟合程度逐渐提升。

压力对摩擦压降梯度的影响规律：随着压力的增加，摩擦压降梯度逐渐减小，压力和摩擦压降梯度负相关。

干度对摩擦压降梯度的影响规律：随着干度x的增加，摩擦压降梯度先增加后减少。

临界点为X=0.8。