气液两相流和沸腾传热.pdf0
第二节 汽水两相流的流型和传热
热恶化时低。
由于发生第二类厚时德的精热业负荷求实比发创新生第一类 恶化时的低得多，因此，它发生的可能性比第一类 要大得多。
对于自然循环锅炉，在水循环正常的情况 下，水冷壁局部最高热负荷均低于其临界热负荷， 因此一般不会发生第一类沸腾传热恶化。
超高压以下的自然循环锅炉，正常情况下
的水冷壁出口工质含汽率 x 都低于临界含汽率xc，
故也不会发生第二类沸腾传热恶化。
亚临界压力的自然循环锅炉，其水冷壁内 工质的实际含气率相对较大，很接近其临界含汽率 值，故发生第二类沸腾传热恶化的可能较大。
3．沸腾传热恶化的防止措施厚德 精业 求实 创新 （1）保证一定的质量流速 （2）降低受热面的局部热负荷 （3）采用内螺纹管 （4）加装扰流子
因此，水冷壁安全的条件是：（1）具有一定的水速；（2） 具有稳定的水膜。
厚德 精业 求实 创新 图10-2 均匀受热垂直上升蒸发管中两相流的流型和传热工况
二、汽水两相流的沸厚腾德 传精业热求恶实 化创新
1．沸腾传热恶化的现象及发生条件
（1）第一类沸腾传热恶化
现象：热负荷很高， 在过冷沸腾区，汽泡生成速 度过快，管中心为水，贴壁 层为一圈水膜，传热恶化， 壁温飞升。
饱和汽泡状流动结构（C区）：管内工质已达 到饱和状态，传热转变为饱和核态沸腾传热，此后 生成的汽泡不再凝结，沿流动方向的含汽率逐渐增 大，汽泡分散在水中。
弹状流动结构（D区）：随着汽泡增多，小汽泡在管子中心 聚合成大汽弹，形成弹状流型，汽厚德弹与精汽业弹之求实间有创水新层。
环状流型（E区和F区）：当汽量增多汽弹相互连接时，就形 成中心为汽而周围有一圈水膜的环状流。环状水膜减薄后的导热 能力很强，成为强制水膜对流传热，热量由管壁经强制对流水膜 传至管子中心汽流与水膜之间的表面上，而水在此表面上蒸发。
气液两相流传热与传质机理研究
气液两相流传热与传质机理研究气液两相流是指在管内流动时同时存在气体和液体两个不同的相态，这是许多工业流程和设备中常见的一种流动状态。
气液两相流的传热和传质机理研究是流体力学和化学工程中极为重要的一个研究领域，对流体流动和热传递的控制、组成物的转移及分离、能源转化和材料制备等都有重要的应用价值。
一、气液两相流的组成和特点气液两相流主要由气体和液体两个相态组成，其中气体被包裹在液体中形成气泡或气液界面，呈现出交替出现的液相和气相区域。
气液两相流具有一些独特的物理和化学特性，例如具有较大的界面面积和流动面积、较高的湍流强度和复杂的流动状态、气体泡在液体中的反复形变和与固体表面的接触等。
气液两相流具有很多广泛的应用，如油气储存和输送、化学反应器、纺织工业、热交换器、分离器和空气污染控制等领域。
气液两相流的研究不仅可以提供有效的工业流程和设备设计，而且可以促进一系列新的科学发现，以及各个领域的技术创新和发展。
二、气液两相流传热机理研究气液两相流的传热机理主要涉及气泡或气液界面的生成、移动和破裂等过程，这些过程对热传递的效率具有决定性的影响。
另外，气液两相流的传热机理还与流体性质、管道尺寸、流量和流速等相关因素有关。
通过对气液两相流传热机理的深入研究，可以发现其主要的传热规律包括局部传热现象、界面传热现象和黏性传热现象。
其中，局部传热现象是指在气泡或气液界面附近的特定区域内，存在着比较明显的局部热传递现象；界面传热现象是指在气液两相交界的位置上，由于相间传热的存在，形成了一个传热的“墙”；黏性传热现象是指由于气液两相之间的相互摩擦作用及其与管壁之间的接触作用，使局部热传导场发生显著变化。
三、气液两相流传质机理研究在气液两相流传质过程中，气液界面成为了物质传输的主要通道。
气泡或气液界面上的局部质量传递现象与传热现象类似，包括局部质量分布现象、界面传质现象和分子扩散现象等。
当前，气液两相流传质机理的研究焦点主要集中在质量传递的速率计算和模拟方法上，这些方法可分为数值模拟、解析模型和实验方法三种。
热工水力学(第十讲)两相流传热分析
χe =
hm − h f hg − h f
16
1.2 流动沸腾
（ 对 流 换 热 系 数 ）
(p159)
17
1.2 流动沸腾
(p159)
18
• • • •
各传热分区对应不同的传热模型，但人们一直 试图找到通用的关系式，目前可以将分区简化为四 段： 单相对流(single-phase convection)传热：单相 液对流区，χe<0；单相汽对流区，χe>1 欠热沸腾(subcooled boiling)传热：欠热沸腾 区，χe<0 饱和沸腾 (saturated boiling)传热：泡核沸腾 区、液膜强迫对流蒸发区，1>χe>0 沸腾临界后(post-critical heat flux)传热：缺液 19 区，（膜态沸腾区），1>χe>0
0.8
kf De
F
< 0.1 ≥ 0.1
39
• 核态沸腾部分：
⎡ k 0.79 c 0.45 ρ0.49 ⎤ p 0.00122 f ⎢ ⎥ Δt 0.24 Δp0.75 hNB = sat -6 1.17 ⎢ 0.5 0.29 0.24 0.24 ⎥ 1 + 2.53 × 10 Re σ μ f h fg ρg ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ Δt = t w - t sat , Δp = p ( t w ) - p ( t sat ) , Re = Rel F 1.25
1.2 流动沸腾
• BWR 低热流密度，高含汽率——烧干沸腾临界， 用CHFR衡量。 • PWR 高热流密度，低含汽率——偏离泡核沸腾临 界，用DNBR衡量。 以上现象可用“沸腾图”来表示。
15
• 衡量汽相比例：截面含汽率（断面平均空 泡份额）、流动质量含汽率、流动体积含 汽率 • 用流动质量含汽率不方便计算水物性参数 （断面温度不均匀），定义平衡态含汽率 (equilibrium state steam quality)：
热能转换装置原理 第十章 汽液两相流动的基本概念
3. 膜态沸腾
• 核态沸腾：水冷壁管受热时，在管子内壁面上开始蒸发，形成许 多小汽泡。如果此时管外的热负荷不大，小汽泡可以及时地被管子 中心水流带走，并受到“趋中效应”的作用力，向管子中心转移， 而管中心的水不断地向壁面补充。 • 膜态沸腾：如果管外的热负荷很高，汽泡生成的速度大于汽泡脱 离壁面的速度，汽泡就会在管子内壁面上聚集起来，形成蒸汽膜， 将管子中心的水与管壁隔开，使管子壁面得不到水膜的直接冷却， 导致管壁超温。也称为第一类传热恶化。 • 过渡沸腾：由核态沸腾向膜态沸腾开始转变的过程。
• 当雾状流蒸汽中水滴全部被蒸干以后，形成单相的过热蒸汽 流动，换热系数进一步减小，管壁温度进一步上升。
2 蒸发管内的传热恶化
• 当热负荷不断增大到一定程度时，水冷壁管内就会产生膜态 沸腾。膜态沸腾有可能发生在环状流动阶段，当热负荷进一步 提高时，也可能发生在泡状流动阶段，特别是可能发生在过冷
沸腾阶段。
停滞
倒流 连续水膜被破坏 水的冷却 汽的冷却
膜态沸腾
超温
传热恶化 爆管
二 蒸发管内的停滞、倒流和膜态沸腾
1. 循环停滞
• 水冷壁分成几至以至几十个独立的水循环回路。 • 炉膛中温度场分布不均； • 上升系统的结构偏差和流量分配偏差； • 虽然管屏进出口联箱的压差是相同的，但每根管子的流动速度 可能不同。受热弱的管子中，工质密度大，当这根管子的重位压 头接近于管屏的压差时，管屏的压差只能托住液柱，而不能推动 液柱的运动。这时，管内就出现了流体的停滞现象。
在倒流管中，水向下运动，而汽泡由于受到浮力向上运动。
当倒流速度较慢且等于汽泡向上运动的速度时，向下流的水带不走 汽泡，造成汽泡不上不下的状态，引起汽塞，发生传热恶化，以至 使管子出现局部过热超温。
油气井流体力学 第5章 气液两相流动
气液两相流动基本方程式
di q dE dp(WG / G WL L )W
w 0
(dp / dz )[ x / G (1 x) / L ]
2 2 G x 2 G J G G
垂直上升管流型分布图
第五章 气液两相流动
第三节 气液两相流动流型和流型图
垂直下降管中的气液两相流流型 1-细泡状流型；2-气弹状流型；3-下降液膜流型； 4-带气泡的液膜流型；5-块状流型；6-雾式环状流型
第五章 气液两相流动
第三节 气液两相流动流型和流型图
第五章 气液两相流动
第二节
2.1 基本参数
〖例〗气液混合物在内径25mm的管道内流动，气体和液体的体积流量分别为 0.85m3/min和.15 m3/min，由高速摄影测得气泡的速度为50m/s，试求体积 含气率、截面含气率、液相的速度以及气相和液相的折算速度、漂移速度。 液相速度
气液两相流动基本方程式
2 2 2 dE / dz G 2 d{x3 /( G ) (1 x)3 /[ L (1 )2 ]}/ 2dz g sin
第五章 气液两相流动
第二节
2.2 基本方程
在均相流动时，上述3个基本方程式可简化
气液两相流动基本方程式
W Amm
Adp df Am g sin dz Wdm
第五章 气液两相流动
第一节 第二节 第三节 第四节
多相混合物特征 气液两相流动基本方程式 气液两相流动流型和流型图 气液两相流动压力降
第五章 气液两相流动
第一节
1.1 多相混合物简介
目录_沸腾传热和气液两相流2rd版_徐济鋆参考资料
前言符号表绪论第一章两相流动概述第一节基本概念一、相态二、局瞬特性第二节基本分析方法一、两相流动变量的特性二、两相流场宏观特性三、基本分析方法第三节基本宏观物理量一、相标识二、基本宏观物理量三、两相流动的复杂性第二章两相流流型第一节概述第二节两相流流型分类一、垂直流动下的流型种类二、水平流动下的流型种类三、加热流道的流型分类第三节流型图一、水平流动下的流型图二、垂直流动下的流型图三、倾斜管和螺旋管内的流型判别四、复杂几何形状流道中的流型判别五、特殊工况下的一些流型判别第四节流型过渡准则一、基本无因次组合量二、Dukler半理论方法三、阻液、倒流现象与流型过渡判断四、系统暂态过程中的流型第三章两相流动基本数学模型第一节概述第二节两相流连续介质理论一、相场方程二、相界面平衡特性三、两相流场的宏观平衡特性第三节两相流动基本数学模型一、时平均场方程组二、体平均场方怪三、扩散摸型场方程四、两流体模型场方程第四节一维两相流动基本方程组一、一维两相流动扩散模型二、一维两相流动两流体摸型三、简单摸型分析法第四章空泡份额第一节概述第二节滑速比模型第三节变密度模型一、基本假定二、空泡份额关系式第四节漂移流模型一、Zuber-Findlay方法二、圆管空泡份额计算式三、讨论第五节动量交换模型第六节环状流空泡份额的解析计算方法一、纯环状流基本关系式二、气芯夹带液滴的情况第七节最小熵增模型一、不考虑壁面摩擦的情况二、考虑壁面摩擦的情况三、气芯有夹带的情况第八节混合相－单相并流模型第九节空泡份额的其他计算方法一、Apмaнл方法和苏联锅炉水力计算标准方法二、холодовcкий方法三、Hughmark方法四、Thom方法五、Lockhart－Martinelli方法六、非圆形通道关系式七、垂直下降流动下的空泡份额计算第十节欠热沸腾空泡份额计算一、Bowring方法二、Rouhani方法三、BapToломей等人的方法四、Ahmad方法五、Levy方法六、Mиpодольский方法第五章两相流动压降第一节概述第二节均相模型的流道压降计算一、简化计算式二、摩擦压降计算和均相摩擦因数第三节分相模型的流道压降计算一、分相模型摩擦压降梯度二、流道压降简化解析式第四节分相模型的摩擦压降计算一、Lockhart－Martinelli关系式二、Martinelli一Nelson关系式三、Thom方法四、Armand-Treshchev关系式第五节两相流动压降其他计算方法一、Baroczy 方法二、Chisholm 方法三、前苏锅炉机组水力计算方法四、Friedel 经验式五、实用推荐计算式第六节环状流解析计算法一、环状流动特性二、基本方程组三、几个主要变量的经脸关系式四、摩擦压降梯度第七节欠热沸腾压降计算一、欠热沸腾压降实脸研究二、低欠热沸腾区压阵计算第八节两相流动局部压降计算一、渐变接头二、突变接头三、孔板和管嘴四、弯头五、三通、阀门和其他连接管件六、讨论第六章临界流动和压力波传播第一节概述第二节单相临界流动和两相临界流动一、单相临界流动二、两相临界流动第三节两相临界流动计算方法一、两相临界流动的均相模型计算方法二、两相临界流动的分相棋型计算方法三、短管、管嘴和孔板的临界流动汁算四、讨论第四节两相流动的压力脉冲传播和声速一、基本方程式二、双组分均相模型三、单组分均相模型四、动量传递效应五、声波传播六、影响压力脉冲传播的因素第五节两相临界流动准则一、单相临界流动准则二、两相临界流动数学摸型三、两相临界流动准则讨论第七章两相流动不稳定性第一节概述第二节两相流动不稳定性分类一、各种不稳定性机理二、流动不稳定性分类第三节流动不稳定性分析方法一、线性系统动态方程稳定特性二、小扰动原理－线性传递函数三、动量积分原理四、推荐的分析方法第四节典型不稳定性分析一、Ledinegg不稳定性二、密度波不稳定性三、压降振荡四、并行流道不稳定性五、自然循环不稳定性第八章沸腾传热基本原理第一节气液两相平衡一、与液体相变有关的基本参数二、气－液两相平衡条件三、亚稳态平衡和不稳定平衡态第二节核化机理和蒸气形成一、形成气核所需的过热度二、均匀核化三、非均匀核化四、流动沸腾下的成核准则－沸腾起始点确定第三节泡核沸腾气泡生长循环—气泡动力学一、典型气泡生长循环二、等待周期三、气泡长大过程四、均匀介质内的气泡增长五、非均匀温度场内的气泡增长六、气泡脱离加热面时的直径七、气泡生成频率第四节气液交界面不稳定性一、Helmholtz 不稳定性二、Taylor 不稳定性第五节沸腾传热无因次组合量一、池内沸腾无因次组合量函数关系二、流动沸腾无因次组合量函数关系三、沸腾传热的无因次组合量第九章池内沸腾传热第一节池内沸腾概述一、池内沸腾实验二、影响池内沸腾的因素第二节泡核沸腾传热一、泡核沸腾机理模型二、泡核沸腾传热计算式第三节膜态沸腾传热一、竖直表面二、水平加热体三、球体四、影响膜态沸腾的因素第四节临界热流密度一、经验关系式二、气泡聚合模型三、流体动力不稳定性模型四、影响临界热流密度的因素第五节 Leidenfrost 现象、最小膜态沸腾温度和过渡沸腾一、Leidenfrost现象二、最小膜态沸腾温度三、过渡沸腾第十章流动沸腾传热第一节流动沸腾概述一、管内流动传热二、沸腾图三、当地流动沸腾实验曲线四、水平流道第二节欠热沸腾传热一、各恃征点计算二、高欠热沸腾传热分析三、低欠热沸腾传热分析四、欠热沸腾参数影响第三节饱和佛腾传热一、饱和泡核沸腾传热二、泡核沸腾抑止三、强制对流蒸发区传热四、饱和沸腾经验关系式第四节临界热流密度一、垂直向上流动下的临界热流现象二、垂直圆管流道临界热流参数效应三、非垂直流道内的临界热流现象四、外掠管路和多流道棒束的临界热流现象五、临界热流密度关系式第五节临界热流后传热区一、过渡沸腾二、膜态沸腾第十一章凝结第一节概述一、凝结类型二、凝结过程－液相形成第二节膜状凝结一、Nusselt 凝结理论二、Nusselt 理论之修正及拓展三、紊流膜状凝结四、具有蒸气剪切作用的凝结五、实用方程第三节水平管内膜状凝结一、水平管内蒸气凝结过程与流型二、层状流传热什算三、间歇流传热什算四、环状流传热什算五、实用计算法第四节珠状凝结一、珠状凝结机理二、珠状凝结传热计算三、讨论第五节直接接触凝结一、液池冷凝蒸气射流二、液体射流表面冷凝蒸气三、喷雾凝结第六节凝结换热强化一、凝结换热强化机理二、管外凝结换热强化三、改善管内凝结换热的方法第七节凝结换热设备一、凝结换热设备类型二、管内凝结时的压力变化三、典型冷凝器的热力计算四、冷凝器管集压降第十二章两相流动主要参数的测量原理和方法第一节概述一、气液两相流参数侧量的困难二、两相流侧量技术分类三、测量参数分级第二节压降测量第三节空泡份额的测量一、射线强度衰减法二、阻抗法三、快速关闭阀门法四、测量当地空泡份额的方法第四节两相流流量和含气率的测量一、孔板流量计二、涡轮流量计三、阻力盘或阻力网四、复合或多重传感器的组合测量装置五、示踪技术六、真实质量流量计第五节临界热流密度发生的判别一、电桥法二、热电偶三、红外线技术第六节流型的测定以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
气液两相流.pdf
第一种方式主要有电容式和压电式压力传感器，电子设备将两压力传感器输入的电信号
相减即可换算得两测压点之间的压降。适用于需要快速时间响应的场合，但是有明显的缺点，
将两个独立测出的电信号再进行相减会引起误差增大。使用此法时应对两个压力传感器进行
校准，力求使输出信号能较精确地变换成所需测定的压降。第二种方式主要有磁阻式差压传
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
∆ = ∆ℎ + ∆ + ∆
（2.5）
式中∆ℎ 为位能损失，∆ 为加速度损失，∆ℎ 为根据平均空隙率而由∆ℎ = [ +
(1 − ) × ]确定的值（H为测定区间的高度）。在两相流中，直接测定的值是∆ ，而摩
擦损失∆ 是要从式（2.5）算出的值。所以，若∆ 的定义不同，∆ 的值当然也于差压传感器传递
压降时，膜片位移很小，因而导压管中流体流动量较小时，气泡不易进入导压管，测量结果
更精确。当应用差压传感器测量压降时，需用导压管将测压点和差压传感器连接，此时导压
管中也要全部充满液体。
2.3 两相流摩擦损失的计算
两相流的全压损失∆ 被定义为由下列诸要素组成：
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。因此在测量两相流压降时，需要一个装置
制冷剂CO2两相流动及沸腾传热特点分析
lf dm
q D m E d m dz h fg
(5)
lf 为液膜流量； z 为流动方向轴向距离； d 为管子直径； m D 为沉降率； m E 为 式中， m
夹带率； q / h fg 为气化率。 Kon-kov[13]通过对上升管中水的沸腾进行实验，以及采用他人的实验数据，得到了 不同压力范围的临界干度计算公式。
1 CO2 两相流动特点
管内沸腾换热是一种较为复杂的现象，与管内流体的两相流态密切相关。不同的流 型，有其独特的传热与流动机理。流道中流型的变化往往会引发流动阻力的改变、流动 的稳定性改变以及出现传热危机。虽然对流型没有定量的描述，但它是决定传热和流动
资 助 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 （ No.50506019 ） ，天津市高等学校科技发展基金计划项目 （No.20071116）
坐标 j g 为气相表观速度，纵坐标 j f 为液相表观速度。从图 2 可以看出，除了质量流速 较低时(低于 200kg/m2.s)以外，环状流是 CO2 的主要流型，并且转变为环状流时的干度 大约在 0.05-0.2，这主要取决于质量流速。 2.2 环状流存在机理 对于不同的流体，环状流存在的机理也不同，比如气芯中的二次流，扰动波以及液 滴夹带和沉降等。CO2 存在环状流的机理主要为液滴夹带和沉降[1]。根据此机理，较高 振幅的波破碎并产生液滴，这些雾滴喷溅到管子上壁形成液膜，并沿管壁向下流动。开 始出现夹带液滴时的气相速度，称为夹带临界速度。Collier 和 Thome[10]推荐用公式(2) 计算出现夹带时的临界气相速度。
* jg
*
gd
i
(1)
式中， j g 为气相表观速度，m/s； g 和 l 分别为气相和液相密度，kg/m3； g 为重力加 速度，m/s2； d i 为管内径，m。 从图 1 可以看出，随着马蒂内里数 X 的减小(即干度增大)， j g 的值增大(即质量流 速增大)。在所有给定条件下，CO2 从泡状流转变为环状流时的干度大约在 0.20.25 之 间。除了干度较低时(低于 0.2)之外，环状流是 CO2 的主要流动型式。
两相流课件ppt
我国于70年代末和80年代韧．开始了有计划的沸腾传热和气液
绪 论
两相流与沸腾传热
绪论－如何学习这门课程？
两相流是一门以实验为主的学科，理论体系不够完善； 涉及学科多，学习难度大。
（热学和统计物理、传热学、流体力学、气泡动力学、测量学等等）
学习上，应该侧重于对物理现象和本质的了解，尽可 能多了解各种计算方法和模型。
（均相流模型、分相流模型和两流体模型）
绪论－两相流与沸腾传热的研究历史（1）
பைடு நூலகம்
1930前：基本没有相关研究和发展，从而导致了轮船，锅炉和
蒸汽锅炉的爆炸。
1930－1940：自然循环锅炉的容量小、热负荷低，并不需要
非常严密的水循环计算。重大成果是Jakob和Fritz 对核态池沸腾缺 陷的阐明；1934年Nukiyama实验测定沸腾曲线；1938 Ledinegg发表 了一些两相流不稳定性的文章
绪论－两相流与沸腾传热的应用（5）
绪论－两相流与沸腾传热的应用（6）
绪论－两相流与沸腾传热的应用（6）
绪论－两相流与沸腾传热的应用（6）
绪论－两相流与沸腾传热的应用（7）
绪论－两相流与沸腾传热的应用（8）
绪论－两相流与沸腾传热的应用（8）
绪论－两相流与沸腾传热的应用（8）
绪论－两相流与沸腾传热的应用（9）
注：课程进行当中，介绍一些两相流方面的最新进展。
两相流研究。
气液两相流动
第五章
第二节
2.2 基本方程
气液两相流动
气液两相流动基本方程式
⎧分相流动模型 基本流动模型 ⎨ ⎩均相流动模型
一元稳定流动 基本假设 圆管截面压力均匀分布 界面有质量交换 质量守恒 方程内容 动量守恒 能量守恒
第五章
第二节
2.2 基本方程
气液两相流动
气液两相流动基本方程式
气液两相流体在倾斜管中作分相流动时流体微元段示意图
QL
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
6．体积含气率 β 和体积含液率 (1− β )
β = QG / Q = QG / ( QG + QL )
(1 -β ) = QL / Q = QL / ( QG +QL )
用质量含气率表示为：
β = x / [x + (1 - x ) ρG /ρL ]
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
1．截面含气率及截面含液率（又称真实含气率及真实含液率）
α = AG / A
1 − α = AL / A
2．质量流量，气相质量流量及液相质量流量
W = WG + WL
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
3．质量含气率 x 及质量含液率 (1-x)
12．气液两相流体平均流速
vm = Q / 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
13. 循环速度
υC = (WG + WL ) /( Aρ L ) = J G ρG / ρ L + J L
水冷壁内汽液两相流
力锅炉汽包水室中存在蒸汽的凝结过程。进而出现水冷壁的实际蒸发量大 K Ds Fs
于从汽包引出的饱和蒸汽量。 汽包水室凝汽量的影响因素： ①受热面布置； ②热量在不同受热面中分配比例； ③水冷壁入口流量分配的均匀性。 ④省煤器进入汽包的水具有一定的欠焓。
Page 18 Principles of Boiler 2015-7-16
七台河职业学院
第四节 自然循环的可靠性指标及常见问题
二、自然循环自补偿能力
自然循环自补偿能力： 是指自然循环锅炉在一定循环倍率范围内，其循环 流速（或循环水量）随热负荷增加而增大的特性。 循环流速 w 与锅炉水冷壁的质量含汽率max 时的上 w0
升管出口质量含汽率称为界限含 汽率
边界层，避免传热恶化 采用内螺纹管 在管子内壁上开出单头或多头螺旋形槽道，当工质 在内螺纹管内流动时，发生强烈扰动，将水压向壁面并迫使汽泡脱 离壁面被水带走，破坏汽膜层的形成，使管内壁温度降低。 加装扰流子 扰流子是塞在管中的螺旋状金属薄片。在推迟传热恶 化和降低壁温方面，扰流子可起到与内螺纹管类似的作用，在强 化传热方面不及内螺纹管。
管壁冷却条件恶化，进而导致管壁金属温度突然急剧升高的现象。
第一类传热恶化（膜态沸腾）： 热负荷很高，管内壁汽化核心急剧 增加，形成连续的汽膜，对流放热系数 急剧下降，管壁得不到液体冷 却超温破坏。特性参数为临界热负荷。 第二类传热恶化（蒸干）：热负荷比前者低、但含汽率很高时（出现 液雾状），汽流将水膜撕破或因蒸发使水膜部分或全部消失，管壁直接 与蒸汽接触而得不到液体的足够冷却，对流放热系数α2 急剧下降，金属 壁温tb 急剧增加，特性参数是工质的临界含汽率。 Page 11 Principles of Boiler 2015-7-16
热工水力学(第十讲)两相流传热分析
• Chen（陳延平）在此基础上提出了精度更 好、范围更宽的关系式：
38
3 饱和沸腾传热
• 强迫对流部分：
⎛ G ( 1 - χ ) De ⎞ 0.4 hc = 0.023 ⎜ ⎟ Pr f ⎜ ⎟ μf ⎝ ⎠ 1 ⎧ , ⎪1 X tt ⎪ F =⎨ 0.736 1 ⎪ 2.35 ⎛ 0.213 + 1 ⎞ , ⎜ ⎟ ⎪ X tt ⎠ X tt ⎝ ⎩
1.2 流动沸腾
• BWR 低热流密度，高含汽率——烧干沸腾临界， 用CHFR衡量。 • PWR 高热流密度，低含汽率——偏离泡核沸腾临 界，用DNBR衡量。 以上现象可用“沸腾图”来表示。
15
• 衡量汽相比例：截面含汽率（断面平均空 泡份额）、流动质量含汽率、流动体积含 汽率 • 用流动质量含汽率不方便计算水物性参数 （断面温度不均匀），定义平衡态含汽率 (equilibrium state steam quality)：
Relo , Pr
↓
Nu → hc →
t m,NB
q NB = t w , NB − hc
↑
t w ,NB , p,t sat ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ q NB →
Bergles- Rohsenow
24
2 欠热沸腾传热
NB点实际计算流程二（迭代）： 设定zNB (0) （已知q(z)表达式） ↓ z NB q ( z ) Ph dz = qm c p t m,NB - t m,in ←⎯ ⎯ 0
1 atm 下池 式沸腾曲线 (Nukiyama) • 图6-28， 156页。
5
1.1 池式沸腾
• C点至C‘点间为过渡沸腾区，只有在壁面温 度可控情况下才会出现，否则将会从C直接 跳至C’，这一临界点对应的壁面热流密度 即称为临界热流密度(critical heat flux)： qcr • 临界热流密度的大小与流体压力（实际上 是饱和压力）有关：
气液两相流与沸腾传热--沸腾传热基础专题研究
Topic Three 沸腾传热基础（Elements of Boiling Heat Transfer）本讲要点：本讲介绍池内沸腾传热与强迫对流沸腾传热基础。
给出了各种沸腾模式和流动工况下的典型关联式。
重点是针对诸如大池内的单管以及单根竖直圆管等简单几何条件进行介绍。
还介绍了一些世界问题，比如由于成核困难而导致的沸腾曲线的滞后、由于存在不溶性气体而产生的沸腾曲线迁移以及表面和流体污染等等。
还包括了微重力条件下的两相流动和传热问题。
1. Introduction 引言相变传热系数和锅炉与蒸发器设计中的压降因子等涉及到一些最为复杂的热-流体现象。
由于需求以及智力和知识上的挑战，这一领域内的研究在过去的五十至七十年间呈爆炸型增长趋势。
沸腾传热科学与技术所面对的是这样一个局面：总共有超过30,000篇出版物的文献，每年约50本教材和参考书，每年还有约1000篇论文出现。
显然，我们不再可能逐篇咀嚼甚至综述这些信息。
但是，设计者仍必须对传热和压降进行预测，需要掌握预测方法。
所采用的关系也不总是基于理论，但又必须有足够合理的精度。
因此，我们应当对物理现象和机理有一个较好的认识，从而能够合理地采用有关关联式，这一点十分重要。
本讲的重点将放在简单几何条件（如大池内的单管、单根竖直圆管等）下的传热特征介绍。
很多情况下，复杂几何结构（如：水平管束、多根竖直管道等等）下的关联式，都是建立于对简单构型的经验之上。
另外，本讲主要讨论纯净流体，至于混合物的沸腾及污垢等情况，可能的话，我们还会进行介绍。
沸腾过程在传统的恒定热流或恒定壁温的边界条件下响应是不同的。
前一边界条件主要与具有固定热耗散的系统有关，比如，电热锅炉或者核反应堆堆芯等。
这一情形也会发生在诸如电子加速器靶心或计算机芯片等高功率密度设备的液体冷却情况。
而恒壁温则见诸发生相变的两种流体的热交换器等情况。
但是在一些情况中，比如，化石燃料锅炉等，热流实际上也是恒定的。
气液两相流与沸腾传热--沸腾传热基础专题研究.
Topic Three 沸腾传热基础（Elements of Boiling Heat Transfer）本讲要点：本讲介绍池内沸腾传热与强迫对流沸腾传热基础。
给出了各种沸腾模式和流动工况下的典型关联式。
重点是针对诸如大池内的单管以及单根竖直圆管等简单几何条件进行介绍。
还介绍了一些世界问题，比如由于成核困难而导致的沸腾曲线的滞后、由于存在不溶性气体而产生的沸腾曲线迁移以及表面和流体污染等等。
还包括了微重力条件下的两相流动和传热问题。
1. Introduction 引言相变传热系数和锅炉与蒸发器设计中的压降因子等涉及到一些最为复杂的热-流体现象。
由于需求以及智力和知识上的挑战，这一领域内的研究在过去的五十至七十年间呈爆炸型增长趋势。
沸腾传热科学与技术所面对的是这样一个局面：总共有超过30,000篇出版物的文献，每年约50本教材和参考书，每年还有约1000篇论文出现。
显然，我们不再可能逐篇咀嚼甚至综述这些信息。
但是，设计者仍必须对传热和压降进行预测，需要掌握预测方法。
所采用的关系也不总是基于理论，但又必须有足够合理的精度。
因此，我们应当对物理现象和机理有一个较好的认识，从而能够合理地采用有关关联式，这一点十分重要。
本讲的重点将放在简单几何条件（如大池内的单管、单根竖直圆管等）下的传热特征介绍。
很多情况下，复杂几何结构（如：水平管束、多根竖直管道等等）下的关联式，都是建立于对简单构型的经验之上。
另外，本讲主要讨论纯净流体，至于混合物的沸腾及污垢等情况，可能的话，我们还会进行介绍。
沸腾过程在传统的恒定热流或恒定壁温的边界条件下响应是不同的。
前一边界条件主要与具有固定热耗散的系统有关，比如，电热锅炉或者核反应堆堆芯等。
这一情形也会发生在诸如电子加速器靶心或计算机芯片等高功率密度设备的液体冷却情况。
而恒壁温则见诸发生相变的两种流体的热交换器等情况。
但是在一些情况中，比如，化石燃料锅炉等，热流实际上也是恒定的。
气液两相流与沸腾传热笔记-李双双
《气液两相流与沸腾换热》读书笔记姓名：李双双学号：1110209148专业：工程热物理日期：2012.4.18前言林宗虎老师的《气液两相流与沸腾换热》一书对管内沸腾做了较为全面的介绍，对于初学者掌握整体的思路有较好的作用，这也是我为什么选择这本书的原因。
本笔记是在阅读林老师此书的时候根据自己的理解对每章的内容做了简要的归纳，最后写下了阅读本书的读后感。
读完本书后虽然已经对管内沸腾有了基本的了解，但是想要深入了解仅仅本书是不够的，还需课下阅读更多相关书籍和文献。
第一章绪论新增内容:1、气液两相流体横掠柱体的漩涡脱落特性2、管道内强制对流换热的强化方法3、气液两相测试技术和多相流研究进展两相流定义：存在变动分界面的两种独立物质组成的物体的流动。
可以分为气液两相流、气固两相流、液固两相流，此外，两种不同组分的液体的共同流动也属于两相流范畴。
两相流这一术语首先出现于美国一些研究生论文中，1943年，苏联首先将这一术语应用于正式出版的学术刊物上。
在1930-1940年期间，发表了一些研究气液两相流不稳定行及锅炉水循环中气液两相流动问题的经典型文献。
1940-1950年期间，不禁对双组份气液两相流的流动阻力等问题进行了研究，而且还将研究工作深入到具有热交换的单组份气液两相流领域。
气液两相流和传热学科的形成和发展是和工程技术的进展密切相关的。
气液两相流的基本参数-P18第二章气液两相流的流型和流型图气液两相流体在水平管中流动时的流型种类比垂直管多，这主要是由于重力的影响使两相有分开流动的倾向造成的。
本书介绍了两相流体在水平、垂直、倾斜、U型管、螺旋管、垂直上升狭槽、水平管束、孔板和文丘里管（研究不充分）等中的流型及流型图。
气液逆流中的现象：液泛和回流（对于反应堆的安全性研究有重要意义）液泛：在逆流接触的气-液反应器或传质分离设备中，气体从下往上流动。
当气体的流速增大至某一数值，液体被气体阻拦不能向下流动，愈积愈多，最后从塔顶溢出，称为液泛。
03-气液两相流压降
dω = (ρω) dυ
∫ ∫ ∫ ∫ − p2 dP = λ (ρω)2 l2 υdl + gSinθ l2 ρdl + (ρω)2 l2 dυ
p1
D 2 l1
l1
l1
庞力平
令：υ
=
1 l
∫υdl
ρ
=
1 l
∫
ρdl
--- 流体沿管长的积分平均比容 m3/kg
--- 流体沿管长的积分平均密度 kg/m3
（2）当P为超临界压力时，管子的热负荷较大（单侧加热 大于460kw/m2，双侧加热大于230kw/m2）及两相流进口焓 值≤1700kj/kg时，要计算加速压降。
庞力平
华北电力大学能源动力与机械工程学院
气液两相流与沸腾换热
两相流压降
• 预测直接膨胀和淹没蒸发器、管侧和壳侧凝结 器，以及两相流管线对于冷藏、空调和热泵系统 异常重要。
)
L
= λL
1 DL
u
2 L
2
ρL
λG和λL-分别为气体及液体的摩擦阻力系数； DG和DL-分别为气体及液体占管子截面积的当量直径；
庞力平
华北电力大学能源动力与机械工程学院
气液两相流与沸腾换热
主要参数
• 引入主要参数δG和δL ： 气体及液体所占管子截面积和按其当量直径所成圆面
积之比
δG
α πD2 =4
计算管段的总 压降,入口和出 口压力差
庞力平
华北电力大学能源动力与机械工程学院
单相流体压降的计算
气液两相流与沸腾换热
一、单相流体的流动阻力 ΔP = ΔPld + ΔPzw + ΔPjs
ΔPld = ΔPmc + ΔPjb
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第一章绪论
第一节两相流及其定义
异质物体或系统中，各存在分界面的独文物质称之为相。
众所周知，自然界常见酌物质有三相，即固相+液相和气相。
因此，由任意两种存在分界试坤独物质组成【十体或系统
都称之，为两相物体或两相表统。
树如，水和己的撮合物为一种两相物体，因为水和卸：都是存
在分界面的独立物质。
但是，'盐水浴液是一种单相物体，田为在此溶液中盐和水之间无分界
面，盐和水不居两种独立存在的物质。
两相物体的流动称为两相流。
在两相城中，两相之闻不仅存在分界面，面且进一公界面是随者派动在不断变化的。
因此，两相觥可定义为存在变动外界面的两种狡文物质组成的物体的
. 流动。
气体和固体耦粒洇合物的流动为一种两相流，因为在此甜动表统中不仅存在两种独立
物质，而且这两种物质之间的分界面是随流动面变化的。
根据两相流的定义，可以将两相褓大致分为如下三类，气体和液体共同流动时气筱两相流，气体和固体耦】位共同流动的气团两相流·液体和固体解放共同流动的液固两相流。
忱
外，两种不同组分液体的共同流动也届于两相流范辟，
本书主要讨论气液两相流的流体动力学和悦据传热问题。
气踺两相流根据物质组分的不同又可分为两种。
由同一组分枸顶种相组成髀气液两相流称为单组分】液两相舐，例如由木鼓汽和水构成的两相硫。
由不同组士的两种相组成肿气踺
两相硫称为】组公气液两相流，例如由空气卸水构成的气淹两相流。
在不监生相变的流动过
程中，单组分两相流和】煳i分两相流适用同样的物理规铮，因而可通称为气液两相硫。
棣揖散热惜晚的不同，气密两相硫还可公为绝热气淹两相掀和有热弈换酌气密两相硫。
当存在热交投时，在单组分气筱两相部中伴随菹流动含线工质的相交。
两·相铈这一术语在本世纪30年代苜光出现于美国的一些研究生论文中。
l945年，苏碟苜先将毡一来语应用于正式出版的学术刊物上。
莫+ 苏、银三国在本世纽20年代已''开始了气淹两相硫的研究工作，日本姑子即年代，我国在60年代也开始了这方面的研究工：，ff；·。
' 总的来说，气被两相硫的研究历史较短，它是一门
年轻的大有发思前逮脾单科。
第二节气液两相流和传热学科的进展与工程的关系
气淹两相涨体的雅动工况在动力，化工、按酯、制冷、石油，冶金等工业中经徐迪到。
】这些工业的具有热弈换的设备中还存在两相硫体酌传热问题。
例如，在核电站和火力发电
姑中的各种部聘管、各式气雅混合器，气液分离器、各种热交换鹊、楫饬, 化学反拉俊各，
-I-
PDF 文件使用”pdfFactory Pro 试用版本创建。