(优选)哈工程两相流
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（优选）哈工程两相流
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.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。
2.两相流中两相介质的分布状况，不同的界面 分布就构成了不同的两相流流型。
二.研究流型的意义
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。
5.块状流 6.雾式环状流
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 M co，ns则t, x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
(1)下降液膜流
当 M , M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。
流型图遵循四原则
简 主适 发 易 导用 展 性 性性 性 原 原原 原 则 则则 则
2.9 管内淹没和流向反转过程的流型
一.气液两相逆向流动的两种极限现象
淹没（液泛）、流向反转（回流）
二.淹没和流向反Hale Waihona Puke Baidu现象
1.气体流量由零开始增加
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。
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 jg 2
(1)弹状流的气相流速低于塞状流的； (2)气弹顶部无液膜； (3)塞状流由泡状流过渡而来，弹状流由波状流过渡而来。
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
水平不加热管中的流型图片
二.水平加热管中的流动型式
1. 实验条件 Di=31.2mm; 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
j f 2
3.坐标参数
横坐标：分液相动压头
j
2 f
(1
x)2 G2
纵坐标：分气相动压头
jg2 G2x2
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，惯性作用增强，可消除波状流，流型不对称
性减小，接近竖直管中的流型。 注意：从工程角度，避免水平布置；当水平布置时，需要提高 入口水的流速，使Wo>>1m/s，可避免波状流。
现在 0；.3 高压情况下， 较大仍为泡状流， P
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下流动。 (2)出现范围 1)低压、低流速, ， 0低.3压时气泡长 度可达1m以上； 2) P ,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。
3. 分层流
特征： (1)出现在 W都,W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。 弹状流与塞状流的区别
三.影响流型的因素
1.x,P,G; 2.是否受热（非绝热）； 3.流动方向； 4.流道结构。
2.2 垂直上升管中的流型
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
(2)出现范围
1)在P<Pcr，0<x<1下都可能出现； 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
二.垂直上升加热直圆管中的流动型式
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)带气泡的下降液膜流
当 M 时，由于惯性的作用，气相将进入液膜。
(3)块状流
当M , M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 M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=0.17MPa
2.坐标参数
横坐标
Fr
jg jf
2
j2
gd gd
y
w
w
w
3
0.25
纵坐标 V 1 V
2.4 水平管中的流动型式
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。
上节重要知识点
1. 两相流型的定义，与单相流的区别； 2. 研究两相流流型的意义？ 3. 影响两相流流型的因素？ 4. 垂直上升绝热、加热直圆管中的流型分
别有哪些？每种流型的特征和出现的范 围是什么？
2.3垂直下降管中的气液两相流流 型及其流型图
一. 流型的分类
1.泡状流
2.弹状流 3.下降液膜流 4.带气泡的 下降液膜流
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。
2.1 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.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。
2.两相流中两相介质的分布状况，不同的界面 分布就构成了不同的两相流流型。
二.研究流型的意义
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。
5.块状流 6.雾式环状流
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 M co，ns则t, x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
(1)下降液膜流
当 M , M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。
流型图遵循四原则
简 主适 发 易 导用 展 性 性性 性 原 原原 原 则 则则 则
2.9 管内淹没和流向反转过程的流型
一.气液两相逆向流动的两种极限现象
淹没（液泛）、流向反转（回流）
二.淹没和流向反Hale Waihona Puke Baidu现象
1.气体流量由零开始增加
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。
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 jg 2
(1)弹状流的气相流速低于塞状流的； (2)气弹顶部无液膜； (3)塞状流由泡状流过渡而来，弹状流由波状流过渡而来。
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
水平不加热管中的流型图片
二.水平加热管中的流动型式
1. 实验条件 Di=31.2mm; 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
j f 2
3.坐标参数
横坐标：分液相动压头
j
2 f
(1
x)2 G2
纵坐标：分气相动压头
jg2 G2x2
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，惯性作用增强，可消除波状流，流型不对称
性减小，接近竖直管中的流型。 注意：从工程角度，避免水平布置；当水平布置时，需要提高 入口水的流速，使Wo>>1m/s，可避免波状流。
现在 0；.3 高压情况下， 较大仍为泡状流， P
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下流动。 (2)出现范围 1)低压、低流速, ， 0低.3压时气泡长 度可达1m以上； 2) P ,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。
3. 分层流
特征： (1)出现在 W都,W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。 弹状流与塞状流的区别
三.影响流型的因素
1.x,P,G; 2.是否受热（非绝热）； 3.流动方向； 4.流道结构。
2.2 垂直上升管中的流型
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
(2)出现范围
1)在P<Pcr，0<x<1下都可能出现； 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
二.垂直上升加热直圆管中的流动型式
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)带气泡的下降液膜流
当 M 时，由于惯性的作用，气相将进入液膜。
(3)块状流
当M , M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 M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=0.17MPa
2.坐标参数
横坐标
Fr
jg jf
2
j2
gd gd
y
w
w
w
3
0.25
纵坐标 V 1 V
2.4 水平管中的流动型式
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。
上节重要知识点
1. 两相流型的定义，与单相流的区别； 2. 研究两相流流型的意义？ 3. 影响两相流流型的因素？ 4. 垂直上升绝热、加热直圆管中的流型分
别有哪些？每种流型的特征和出现的范 围是什么？
2.3垂直下降管中的气液两相流流 型及其流型图
一. 流型的分类
1.泡状流
2.弹状流 3.下降液膜流 4.带气泡的 下降液膜流
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。