两相流_第2章_两相流的流型和流型图

(3)块状流 (3)块状流
较高时，贴壁为液膜， 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。 作用，核心为雾状气柱。
(4)雾式环状流 (4)雾式环状流
较高时，贴壁为液膜，由于气相的卷吸作用， 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。 核心为雾状气柱。
2.弹状流 2.弹状流
则气泡将聚集成气弹。 若 M ′ = const , x ↑ ，则气泡将聚集成气弹。 特征： 特征： 1)气弹较长 尾部呈球形； 气弹较长， 1)气弹较长，尾部呈球形； 2)下降流时贴壁面液膜向下流动 下降流时贴壁面液膜向下流动， 2)下降流时贴壁面液膜向下流动，故比上升 流时稳定。 流时稳定。
ρ ′′j g
2
三.流型图
目前广泛采用的流型图均 为二元的， 为二元的，其坐标为流动参 数或组合参数。 数或组合参数。 选用右图流型图注意 1. 实验条件 P=0.14-0.54MPa, Di=31.2mm; P=0.14-0.54MPa 流动工质是空气和水。 流动工质是空气和水。 2. 该图和应用P=3.45-6.9MPa 该图和应用P=3.45 6.9MPa, P=3.45汽水混合物在D =121.7mm管 汽水混合物在Di=121.7mm管 子中得到的实验数据符合良 好。
6. 环状流
受重力作用，周向液膜厚度不均匀。 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。 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。 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.水平加热管中的流动型式
二.研究流型的意义
1.流型影响流体的换热特性； 1.流型影响流体的换热特性； 流型影响流体的换热特性 2.流型影响压降特性； 2.流型影响压降特性； 流型影响压降特性 3.流动不稳定性与流型有关 流动不稳定性与流型有关； 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。 4.建立流动模型与流型密切相关。 建立流动模型与流型密切相关

纵坐标 β V ′′ = 1− β 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， 气泡趋于管道上部，下部较 其分布与流速关系很大。 少。其分布与流速关系很大。 液相流速增大，分布趋于均匀。 液相流速增大，分布趋于均匀。
2.塞状流 2.塞状流
(2)出现范围 (2)出现范围
1)在P<Pcr，0<x<1下都可能出现； 0<x<1下都可能出现 下都可能出现； 1)在 2)发生在气相流速较高时 发生在气相流速较高时。 2)发生在气相流速较高时。
5.细束环状流 5.细束环状流
当液相流速较大时， 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。 增多，使小液滴连成串，向上流动。与 环状流不易区分。 环状流不易区分。
流型图遵循四原则
简 易 性 原 则
主 导 性 原 则
适 用 性 原 则
发 展 性 原 则
竖直不加热管中的流型图片
水平不加热管中的流型图片
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） ）、流向反转 淹没（液泛）、流向反转（回流）
二.淹没和流向反转现象
乳沫状流
4.环状流 4.环状流
(1)特征 (1)特征
1)贴壁液膜呈环形向上流动； 1)贴壁液膜呈环形向上流动； 贴壁液膜呈环形向上流动 2)管子中部为夹带水滴的气柱 管子中部为夹带水滴的气柱； 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 液膜和气流核心之间存在波动界面。 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 何谓两相流的流型? 区别？ 区别？
1.单相流流态分三种：层流，过渡流， 1.单相流流态分三种：层流，过渡流，湍流 单相流流态分三种 2.气液两相流体在流动过程中 气液两相流体在流动过程中， 2.气液两相流体在流动过程中，两相之间存在 分界面， 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 两相流中相间界面的形状和分布状况， 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。 成了不同的两相流流型。
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 1.流型的演变
在受热管中，流型沿途发生变化， 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。 受热管中可能同时存在几种流型。
2.注意两个问题 2.注意两个问题
(1)流型的演变需要一定时间和距离； (1)流型的演变需要一定时间和距离； 流型的演变需要一定时间和距离 环状流区域较大， 高q下：环状流区域较大，流型演变 时间较短； 时间较短； P>10Mpa，弹状流消失， 高P下：P>10Mpa，弹状流消失，流型 直接从泡状流向环状流转变。 直接从泡状流向环状流转变。 (2)绝热管中不会出现雾状流。 (2)绝热管中不会出现雾状流。 绝热管中不会出现雾状流
气泡聚结长大而形成气塞， 气泡聚结长大而形成气塞， 与垂直上升流中弹状流相似。 与垂直上升流中弹状流相似。 大气塞后有小气泡， 大气塞后有小气泡，由泡状流 过渡而来。 过渡而来。
3. 分层流
(1)出现在 都比较小的情况； (1)出现在 W ′,W ′′ 都比较小的情况； (2)两相完全分离 气相在管道上方流动； 两相完全分离， (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 气液之间有明显的分界面。 (3)气液之间有明显的分界面。
三.影响流型的因素
1.x,P,G; 2.是否受热 非绝热）； 是否受热（ 2.是否受热（非绝热）； 3.流动方向 流动方向； 3.流动方向； 4.流道结构 流道结构。 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.泡状流
(1)特征： (1)特征： 特征 1)液相连续 气相不连续； 液相连续， 1)液相连续，气相不连续； 2)气泡多数呈球形 气泡多数呈球形； 2)气泡多数呈球形； 3)管子中心气泡密度大 有趋中效应。 管子中心气泡密度大， 3)管子中心气泡密度大，有趋中效应。 (2)出现范围 出现范围： (2)出现范围： 主要出现在低x区 在中低压情况下， 主要出现在低 区，在中低压情况下，出 现在 α < 0.3 ； 高压情况下， 较大仍为泡状流， 高压情况下， 较大仍为泡状流， ↑→ σ ↓ α P
1.泡状流 泡状流
2.弹状流 弹状流
3.下降液膜流 下降液膜流
4.带气泡的 带气泡的 下降液膜流
5.块状流 块状流
6.雾式环状流 雾式环状流
1.泡状流 1.泡状流
特征: 特征: 1)气泡集中在管子中心部分 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)气泡尺寸更小，更接近于球形。 气泡尺寸更小
4. 波状流
气相流速足够高时，由于气相的作用， 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。 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， 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。 波碰到流道的顶部表面，形成气弹。
弹状流
3.乳沫状流(搅混流） 3.乳沫状流(搅混流） 乳沫状流
(1)特征 (1)特征 1)破碎的气泡形状不规则 破碎的气泡形状不规则， 1)破碎的气泡形状不规则，有 许多小气泡夹杂在液相中； 许多小气泡夹杂在液相中； 2)贴壁液膜发生上下交替运动 贴壁液膜发生上下交替运动， 2)贴壁液膜发生上下交替运动， 从而使得流动具有震荡性。 从而使得流动具有震荡性。 (2)出现范围 (2)出现范围 它是一种过渡流， 它是一种过渡流，一般出现在 大口径管中， 大口径管中，小口径的管中观察不 到。
1.气体流量由零开始增加 1.气体流量由零开始增加
液体
注水器
气体 底桶
A
B
淹没过程实验现象
图2-31 淹没过程的压降和流量变化
液体流量一定，当气体流量增加到某一点时， 液体流量一定，当气体流量增加到某一点时， 环状液膜表面出现较大的波浪， 环状液膜表面出现较大的波浪，管段内压差突然升 淹没开始点。 注水器上部有水带出，此点即为淹没开始点 高，注水器上部有水带出，此点即为淹没开始点。 出现的特征之一： 出现的特征之一：注水器以下管段中压差突然 升高。 当继续增加气体流量，达到某一点时， 当继续增加气体流量，达到某一点时，气体 将全部液体带出试验段，此点称为液体被全部携 将全部液体带出试验段，此点称为液体被全部携 带点。 带点。
′j f 2 ρ
3.坐标参数 3.坐标参数
横坐标： 横坐标：分液相动压头
′j 2 = υ ′(1 − x ) 2 G 2 ρ f
纵坐标： 纵坐标：分气相动压头
2 ′′j g = G 2 x 2υ ′′ ρ
2.3垂直下降管中的气液两相流流 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.单相流 2.泡状流 3.塞状流 4.弹状流 5.波状流 6.环状流 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 流型演变与P、q、Wo密切相关 很高时，塞状流和弹状流消失； P：当P很高时，塞状流和弹状流消失； 较大，环状流所占范围扩大； q：q较大，环状流所占范围扩大； Wo：Wo高 惯性作用增强，可消除波状状流， Wo：Wo高，惯性作用增强，可消除波状状流，流型不对称 性减小，接近竖直管中的流型。 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， 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， Wo>>1m/s，可避免波状流。 入口水的流速，使Wo>>1m/s，可避免波状流。