多相流基础全套课件
合集下载
第一章多相流概述ppt课件
第三节 多相流的常见模型
1) 均相流模型（Homogeneous flow model） 2) 分相流模型（Separated flow model） 3) 漂移通量模型（Drift-flux model） 4) 基于流型的模型（Models based on flow pattern） 5) 组合模型（Combination models）
堵塞问题 3）多相流设备方面
段塞捕集器 多相泵 多相流量计 总之，在多相流技术飞速发展的同时，各种相关问题也相继提出。
多相混输技术的研究及其应用
2020/2/11
5
第一章 多相流概述
多相流研究内容示意图
多相流
气液两相流
液液两相流
气液液三相流
液固两相流
气固两相流
管流
渗流
管流
渗流
明渠
管流
多相混输技术的研究及其应用
2020/2/11
2
第一章 多相流概述 第四节 多相流的特点
1) 流型复杂多变
2) 相间相互作用强
3) 物性变化临界值降低
4) 存在松弛现象
5) 存在界面扰动
6) 音速与临界速度不再相同
7) 能耗增大或减小
8) 数学描述难度大
多相混输技术的研究及其应用
2020/2/11
3
第一节 多相流分类
工业生产中常见的多相流有： 气液两相流 气固两相流 液固两相流 液液两相流
气液液和气液固多相流多相混输技术的研究及其源自用2020/2/111
第一章 多相流概述
第二节 多相流发展状况
多相流动原理的应用一直可以追溯到公元前Archimedes的蒸汽 炮利用。但它作为一门新兴学科，则是在最近六十年内才建立起 来的。其研究方向根据流体介质的不同有各自的特点。
1) 均相流模型（Homogeneous flow model） 2) 分相流模型（Separated flow model） 3) 漂移通量模型（Drift-flux model） 4) 基于流型的模型（Models based on flow pattern） 5) 组合模型（Combination models）
堵塞问题 3）多相流设备方面
段塞捕集器 多相泵 多相流量计 总之，在多相流技术飞速发展的同时，各种相关问题也相继提出。
多相混输技术的研究及其应用
2020/2/11
5
第一章 多相流概述
多相流研究内容示意图
多相流
气液两相流
液液两相流
气液液三相流
液固两相流
气固两相流
管流
渗流
管流
渗流
明渠
管流
多相混输技术的研究及其应用
2020/2/11
2
第一章 多相流概述 第四节 多相流的特点
1) 流型复杂多变
2) 相间相互作用强
3) 物性变化临界值降低
4) 存在松弛现象
5) 存在界面扰动
6) 音速与临界速度不再相同
7) 能耗增大或减小
8) 数学描述难度大
多相混输技术的研究及其应用
2020/2/11
3
第一节 多相流分类
工业生产中常见的多相流有： 气液两相流 气固两相流 液固两相流 液液两相流
气液液和气液固多相流多相混输技术的研究及其源自用2020/2/111
第一章 多相流概述
第二节 多相流发展状况
多相流动原理的应用一直可以追溯到公元前Archimedes的蒸汽 炮利用。但它作为一门新兴学科，则是在最近六十年内才建立起 来的。其研究方向根据流体介质的不同有各自的特点。
两相流、多相流上课讲义
两相流的概念及类型两相物质(至少一相为流体)所组成的流动系统。
若流动系统中物质的相态多于两个，则称为多相流，两相或多相流是化工生产中为完成相际传质和反应过程所涉及的最普遍的粘性流体流动。
通常根据构成系统的相态分为气液系、液液系、液固系、气固系等。
气相和液相可以以连续相形式出现，如气体-液膜系统；也可以以离散的形式出现,如气泡-液体系统，液滴-液体系统。
固相通常以颗粒或团块的形式处于两相流中。
两相流的流动形态有多种。
除了同单相流动那样区分为层流和湍流外，还可以依据两相相对含量（常称为相比）、相界面的分布特性、运动速度、流场几何条件（管内、多孔板上、沿壁面等）划分流动形态。
对于管内气液系统，随两相速度的变化，可产生气泡流、塞状流、层状流、波状流、冲击流、环状流、雾状流等形态；对于多孔板上气液系可以产生自由分散的气泡、蜂窝状泡沫、活动泡沫、喷雾等形态。
两相流研究的一个基本课题是判断流动形态及其相互转变。
流动形态不同，则热量传递和质量传递的机理和影响因素也不同。
例如多孔板上气液两相处于鼓泡状态时，正系统混合物（浓度增加时表面张力减低）的板效率(见级效率)高于负系统混合物（浓度增加时表面张力增加）；而喷射状态下恰好相反。
两相流研究的另一个基本课题，是关于分散相在连续相中的运动规律及其对传递和反应过程的影响。
当分散相液滴或气泡时，有很多特点。
例如液滴和气泡在运动中会变形，在液滴或气泡内出现环流，界面上有波动，表面张力梯度会造成复杂的表面运动等。
这些都会影响传质通量，进而影响设备的性能。
两相流研究的课题，还有两相流系统的摩擦阻力，系统的振荡和稳定性等。
两相流研究模型两相流的理论分析比单相流困难得多，描述两相流的通用微分方程组至今尚未建立。
大量理论工作采用的是两类简化模型：①均相模型。
将两相介质看成是一种混合得非常均匀的混合物，假定处理单相流动的概念和方法仍然适用于两相流，但须对它的物理性质及传递性质作合理的假定；②分相模型。
多相流基础 chapter 3-homogeneous flow
1
µh
=
x
µg
+
1− x
µl
Applicability of homogeneous flow model（均 （ 相流模型的适用性） 相流模型的适用性）
（1）In fact, the gas and liquid phase velocity are not equal, they are approximately equal at the conditions of high void fraction （gas flow entraining few liquid droplets）or very small void fraction （liquid flow entraining few gas bubbles ） （2）So actually homogeneous flow model is just applicable to bubbly flow and mist flow （3）In general, the system pressure is higher, the fluid velocity is faster, and the calculation result of homogeneous flow model is better, some investigators suggest the scope of homogeneous flow model is:
dp πd 2 d πd 2 πd 2 δz − δz − τδzπd − δzρg sin θ = Gu dz 4 4 dz 4
The equation can be arranged into:
dp 4τ d 4τ 2 d 1 − = + ρg sin θ + (Gu ) = + ρg sin θ + G dz d dz d dz ρ
多相流动的基本理论
多相流体动力学
颗粒随机轨道模型。
•考虑到湍流脉动对颗粒轨迹造成的影响，
•Yuu等[142]首先提出了涡作用模型。 •在经过Gosman等[143]和Berlemont等[144]改进以 后，得到了广泛的应用。 •Sommerfeld[145]和Shuen[146]等采用此模型进行 数值求解，得到了比较满意的结果。 •浙江大学热能工程研究所的岑可法院士和樊建人 教授[147]提出的随机频谱颗粒轨道（FSRT）模型，
•前提：
•在流体中弥散的颗粒相也是一种连续的流体； •气相和颗粒相是两种相互渗透的连续相，各 自满足连续性方程、动量方程和能量守恒方 程。
多相流体动力学
无滑移模型（No-slip Model)
•基本假设：
• 颗粒群看作连续介质，颗粒群只有尺寸差别，不 同尺寸代表不同相；
• 颗粒与流体相间无相对速度； • 各颗粒相的湍流扩散系数取流体相扩散系数相等； • 相间相互作用等同于流体混合物间各成分相互作
多相流体动力学
主要内容（气固多相流）
长期以来，气固两相流动的研究中按照对颗粒的处理方 式不同，主要有两大类模型
离散介质模型 连续介质模型
单颗粒动力学模型（SPD模型）
颗粒轨道模型（PT模型）
确定轨道模型 随机轨道模型
小滑移模型（SS模型）
无滑移模型（NS模型）
拟流体（多流体）模型（MF模型）
多相流体动力学
s
s
d
s
g
0
(1
e)(
T
)
1 2
固相的体积粘度
s
4 3
s
s
d
s
g0 (1
颗粒随机轨道模型。
•考虑到湍流脉动对颗粒轨迹造成的影响，
•Yuu等[142]首先提出了涡作用模型。 •在经过Gosman等[143]和Berlemont等[144]改进以 后，得到了广泛的应用。 •Sommerfeld[145]和Shuen[146]等采用此模型进行 数值求解，得到了比较满意的结果。 •浙江大学热能工程研究所的岑可法院士和樊建人 教授[147]提出的随机频谱颗粒轨道（FSRT）模型，
•前提：
•在流体中弥散的颗粒相也是一种连续的流体； •气相和颗粒相是两种相互渗透的连续相，各 自满足连续性方程、动量方程和能量守恒方 程。
多相流体动力学
无滑移模型（No-slip Model)
•基本假设：
• 颗粒群看作连续介质，颗粒群只有尺寸差别，不 同尺寸代表不同相；
• 颗粒与流体相间无相对速度； • 各颗粒相的湍流扩散系数取流体相扩散系数相等； • 相间相互作用等同于流体混合物间各成分相互作
多相流体动力学
主要内容（气固多相流）
长期以来，气固两相流动的研究中按照对颗粒的处理方 式不同，主要有两大类模型
离散介质模型 连续介质模型
单颗粒动力学模型（SPD模型）
颗粒轨道模型（PT模型）
确定轨道模型 随机轨道模型
小滑移模型（SS模型）
无滑移模型（NS模型）
拟流体（多流体）模型（MF模型）
多相流体动力学
s
s
d
s
g
0
(1
e)(
T
)
1 2
固相的体积粘度
s
4 3
s
s
d
s
g0 (1
多相流课件第五章
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
4）E(τ）的特征值 （1）数学期望τ
E d E d
0 0
0
F 1 dF V d dF 1 F d F 0 0 d v
τ与 F(τ）的关系
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
F E d
0
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
E曲线和F曲线
（a) E曲线；(b) F曲线
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
2）停留时间分布的测定
（1）脉冲示踪法 系统入口处快速混入少量（Q)的示踪物体，在出口流体中检 测示踪物料的浓度变化c(τ）
QE d vc d v E c Q
2
1 dus ur g d u t
设颗粒运动时间为τ，距离为l ，定义准则数：
us 颗粒前进速度 ua 气流速度
ut 悬浮速度 ua 气体速度
g 重力速度 T ut 悬浮速度
gl 重力 Fr 2 ut 悬浮运动引起的惯性力
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
2）理想混合流
微元体进入系统的瞬间立即与原有物料均匀混合，系统内
部流动特性始终如一，与出口处相同
用示踪粒子完全代替入口物料时， dc ( )
d v 1 c V
用分布函数表示
F c 1 e
用分布密度函数表示
脉冲法测停留时间流程
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
2）停留时间分布的测定 （2）阶跃示踪法 在入口处按与物料一定比例c0 不断加入示踪物，在出口处取 样测出物料中示踪物浓度的变化c(τ）,
多相流课件第四章
§4－3 液体燃料的雾化性能
1、雾化角 指喷雾出口到雾炬外包络线的切线 间的夹角，也称喷雾锥角
雾化角示意图
1、雾化角 雾化角过大 油滴会穿出湍流最强的空气区域而造成混合不良，以至增
加燃烧不完全损失，降低燃烧效率； 会因燃油喷射到炉墙或燃烧室壁上造成结焦或积灰。 雾化角过小 燃油液滴不能有效分布到整个燃烧室空间； 与空气的不良混合，局部空气系数过大； 燃烧温度下降，着火困难，燃烧不良。 一般雾化角在60°~120°范围内 喷嘴直径和喷射压力增加，雾化角增大
后，就需用无因次迁移势考虑 对不同燃料在空气中的B值近似为常数
不同燃料的B值
3、液滴群的蒸发
在实际喷嘴雾化过程中，液滴是由大小不同的液滴组成；
根据雾化均匀度分布，单位体积液雾具有直径d1的液滴颗
粒表达式
dN n6d d 1 n ln m 4exp d1/dlm ndd1
经过时间τ蒸发后，所剩下的液滴直径为
为源的Stefen流
gDddm xrggugmxg0
2、相对静止环境中液滴的蒸发 当周围介质的温度低于液体燃料沸点时，液滴比蒸发率为
qm ,0l 4r2Dgd dlm gr 4r1Dgm lg sm lg s r r1
高温下液滴蒸发的能量平衡图
2、相对静止环境中液滴的蒸发 液滴所得热量等于蒸发所需热量时的温度称为液滴蒸发的
β= -b2g/σT, θ为点(x,z)处的倾斜角。 β决定液顶的形状； b 决定液滴的大小。
下垂液滴的头部形状
2、下垂液滴的运动
1）对于巨大介质中的一个孤立液滴，达到终端速度时的
受力
CDAd1 2gVt2Vdlgg
Ad 为液滴的正投影面积，Vd 为液滴体积
2）考虑液滴为具有粘性的流体球，在Stokes流动范围内，
多相流0505PPT课件
❖ 方程组中含有：单位质量力fx，fy，fz，密度ρ为已知数，其余9个应力和3 个速度分量为未知数，共12个未知数；
❖ 以下推导目的是寻找粘性流体中关于p和τ的关系，以消除方程中的切应力， 使方程中仅包含u，v，w，p ，便利用该方程求解流场。
11
2020/11/21
接上页
气固两相流动与数值模拟
SOUTHEAST UNIVERSITY
下面的主要任务是消除 方程中的切应力。
13
2020/11/21
接上页
气固两相流动与数值模拟
SOUTHEAST UNIVERSITY
应用了牛顿内摩擦定律， 仅适合牛顿流体。
❖ 根据牛顿内摩擦定律，可写出切向应力与速度梯度之间的关系：τ＝μ （du/dy）；
❖ 利用du/dy与流体微团角变形速度关系du/dy =dφ/dt，进而引入流体微团作平 面运动时，角形变速度又进一步写成
SOUTHEAST UNIVERSITY
在推导纳维尔－斯托克斯方程时用过的条件
❖ 不可压缩牛顿流体； ❖ 粘性流体； ❖ 作用于微元体各力对其中心所形成的力矩之和为零； ❖ 流体微团作平动。
气固两相流动与数值模拟
SOUTHEAST UNIVERSITY
第四章 多相系统的基本方程组
1
2020/11/21
气固两相流动与数值模拟
数值模拟理模型；
❖ 假设和简化条件（假设和简化条件的合理性与模拟结果的关系）；
❖ 建立数学模型；
❖ 数学模型的封闭性，初始条件、边界条件、两相之间的界面条件等；
❖ Pxx＋ Pyy＋ Pzz＝－3P＋ 2µ（Әu/ Әx ＋Әv/ Әy＋ Әw/ Әz）
❖ 运用连续性方程，得：P＝ －（1/3）（Pxx＋ Pyy＋ Pzz）（）
❖ 以下推导目的是寻找粘性流体中关于p和τ的关系，以消除方程中的切应力， 使方程中仅包含u，v，w，p ，便利用该方程求解流场。
11
2020/11/21
接上页
气固两相流动与数值模拟
SOUTHEAST UNIVERSITY
下面的主要任务是消除 方程中的切应力。
13
2020/11/21
接上页
气固两相流动与数值模拟
SOUTHEAST UNIVERSITY
应用了牛顿内摩擦定律， 仅适合牛顿流体。
❖ 根据牛顿内摩擦定律，可写出切向应力与速度梯度之间的关系：τ＝μ （du/dy）；
❖ 利用du/dy与流体微团角变形速度关系du/dy =dφ/dt，进而引入流体微团作平 面运动时，角形变速度又进一步写成
SOUTHEAST UNIVERSITY
在推导纳维尔－斯托克斯方程时用过的条件
❖ 不可压缩牛顿流体； ❖ 粘性流体； ❖ 作用于微元体各力对其中心所形成的力矩之和为零； ❖ 流体微团作平动。
气固两相流动与数值模拟
SOUTHEAST UNIVERSITY
第四章 多相系统的基本方程组
1
2020/11/21
气固两相流动与数值模拟
数值模拟理模型；
❖ 假设和简化条件（假设和简化条件的合理性与模拟结果的关系）；
❖ 建立数学模型；
❖ 数学模型的封闭性，初始条件、边界条件、两相之间的界面条件等；
❖ Pxx＋ Pyy＋ Pzz＝－3P＋ 2µ（Әu/ Әx ＋Әv/ Әy＋ Әw/ Әz）
❖ 运用连续性方程，得：P＝ －（1/3）（Pxx＋ Pyy＋ Pzz）（）
课件：多相流模型
Define Models Multiphase…
• 适合有分界面的模 型
– VOF模型
Define Phases…
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
离散相模型 (DPM)
• 拉格朗日计算方法下粒子/液滴/气泡的轨迹
– 粒子可以与连续相交换热，质量和动量。 – 每条轨迹都是由一组初始条件相同的颗粒形成。 – 粒子与粒子间的相互作用可以忽略。
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
混合模型
Courtesy of Fuller Company
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
混合模型
• 混合模型是一种建立多相流模型的简化 欧拉方法。
• 提供了附加的模型（湍流模型等）。
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
欧拉模型中的颗粒相关选项
• 当固体颗粒的浓度较高时，流动成为颗粒 流，颗粒间的相互碰撞加剧。
• 粒子考虑为有一定密度、分子相互碰撞的 云团组成。颗粒相应用了分子云理论。
• 运用这个理论，连续相和粒子相的动量方 程将出现附加应力项
气泡流, 液滴流, 泥浆流, 流化稀疏－稠密 低到高 相间Fra bibliotek耦合从弱到强 所有
• 应用举例
– 高浓度粒子流 – 泥浆流
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
欧拉模型案例 – 三维气泡柱
z = 20 cm z = 15 cm z = 10 cm z = 5 cm
第01章油井流入动态与多相流02ppt课件
实验参数范围
气体流量 液体流量 持液率 系统压力 压力梯度 倾斜度 流型
0～0.098 m3/s ； 0～0.0019 m3/s ； 0～0.87 m3/m3； 241～655 kpa(绝对压力)； 0～18 kPa/m； -900～+900； 水平管流动的全部流型。
一、基本方程
假设条件:气液混合物既未对外作功，也未受外界功 单位质量气液混合物稳定流动的机械能量守恒方程
8000vs
1 2 [vsi
v2 si
11.17 103 L L D
v (0.251 8.74 106 N ) gD
si
Re
N 8000 b
vs
(0.35
8.74
10
6
N
Re
)
gD
Nb
vs DL
L
的计算
连续液相
水 水 油 油
计算公式选择
vt (米 / 秒 )
<3.048 >3.048 <3.048 >3.048
q
U2
mgZ2 sin
mv22 2
p2V2
图2-19 倾斜管流能量平衡关系 示意图
dU mvdv mg sindZ
d ( pV ) dq 0
dU dq pdV dIw
Vdp mvdv mg sindZ dIw 0
1
dp
vdv
g
sindZ
dI w
0
dp v dv g sin dIw 0
上／下坡 上坡 上坡 上坡 下坡
d
e
f
g
0.011 -3.768 3.539 -1.614
2.96
0.305 -0.4473 0.0978
MFM 多相流量计课件
23
伽玛传感器的结构
伽玛传感器分为单能伽玛传感器和双能伽玛传感器两种，它 们在结构上大致相同差别在放射源。
测量管段
Al plate
源仓
探测器
60keV
241Am
Ag plate
护罩 密封垫
密封垫 防爆筒
多相流
学习交流PPT
241Am
,X
60keV 22.5keV
241Am
24
放射源
学习交流PPT
42
个人辐射监测
• 在控制区工作的所有工作人员均需要进行个人监测 • 在监督区的工作人员无需进行个人辐射监测，但必须对他们受到的职业
照射进行评估 • 监测频率须经审管部门具体规定 • 服务性监测须经审管部门核准
学习交流PPT
43
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION
学习交流PPT
量不准
学习交流PPT
33
含水率偏差较大
• 气体影响 • 杂质影响 • 油品性质发生变化
学习交流PPT
34
含水率偏差较大
调节球 阀
学习交流PPT
35
气体影响
当流体含气率较高时，适当调小该阀门的开度，可 以解决高含气的积液问题
学习交流PPT
36
杂质影响
• 全开全关该阀门，可以 将传感器内的杂质排出
学习交流PPT
12
基本流程
• 流量计最初的状态是：管线2上的气动阀关闭，管 线1上的气动阀开。
学习交流PPT
13
基本流程
• 三相流体流进管线1的测量单元，4英寸的单能伽 玛传感器用来测量气液比，并且后来的总液量是 由4英寸文丘里流量计来测量的，流体流进流行调 整器，通过在较低位置的取样装置将会进入双能 伽玛传感器测量含水率。其余液体将会从4”管线中 流出。
伽玛传感器的结构
伽玛传感器分为单能伽玛传感器和双能伽玛传感器两种，它 们在结构上大致相同差别在放射源。
测量管段
Al plate
源仓
探测器
60keV
241Am
Ag plate
护罩 密封垫
密封垫 防爆筒
多相流
学习交流PPT
241Am
,X
60keV 22.5keV
241Am
24
放射源
学习交流PPT
42
个人辐射监测
• 在控制区工作的所有工作人员均需要进行个人监测 • 在监督区的工作人员无需进行个人辐射监测，但必须对他们受到的职业
照射进行评估 • 监测频率须经审管部门具体规定 • 服务性监测须经审管部门核准
学习交流PPT
43
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION
学习交流PPT
量不准
学习交流PPT
33
含水率偏差较大
• 气体影响 • 杂质影响 • 油品性质发生变化
学习交流PPT
34
含水率偏差较大
调节球 阀
学习交流PPT
35
气体影响
当流体含气率较高时，适当调小该阀门的开度，可 以解决高含气的积液问题
学习交流PPT
36
杂质影响
• 全开全关该阀门，可以 将传感器内的杂质排出
学习交流PPT
12
基本流程
• 流量计最初的状态是：管线2上的气动阀关闭，管 线1上的气动阀开。
学习交流PPT
13
基本流程
• 三相流体流进管线1的测量单元，4英寸的单能伽 玛传感器用来测量气液比，并且后来的总液量是 由4英寸文丘里流量计来测量的，流体流进流行调 整器，通过在较低位置的取样装置将会进入双能 伽玛传感器测量含水率。其余液体将会从4”管线中 流出。
多相流量计原理PPT课件
氢 Z=1 自然界最重的元素 铀 Z=92
人工合成元素 Z＞92 超重元素Z ＞100
一种元素可以有质子数相同但中子数不同的若干种原子。
它们被称为该元素的同位素，它们有相同的化学性质但不
同的原子核性质。
·
元素氢的三种同位素
1H
2H
3H
氕
氘
氚
.
24
放射性同位素和衰变
一个原子核的中子数和质子数之比 N/Z 称为中质比。只有中质
WLR
Inlet
Outlet
r = (1-ag)[ro+WLR(rw-ro)]+ ag.rg
Q oil = ( 1-GVF ).( 1-WLR ) . Q total
Qmass total
Q water = ( 1-GVF ).WLR . Q total
.
Q gas = GVF . Q total
10
典型的测量准确度
毛液量 气量 含水率
准确度
重复性
±5% （相对误差） ±2.5%
±10% （相对误差） ±5%
±2% （绝对误差） ±1%
置信度为90%
.
16
文丘里流量计
——工作原理
文丘里流量计是一种差压式流量计。
差压式流量计的基本原理是：在充满流体的圆管中设置文丘里或 喷嘴之类的节流件，当流体流经节流件时，在其上、下游侧就会 产生静压力差，该静压力差与流过的流量之间有一个固定的函数 关系，只要测得静压力差就可以由流量公式求得流量。
.
5
多相流测量技术回顾
——多相流量计流量（流速）测量
1.文丘里流量计
文丘里流量计是一种传统的差压式流量计，近年来被广 泛地应用于湿气计量和多相流量计量。文丘里流量计可以 适用于含气流体和粘性流体的流量测量，当与之配套的相 分率仪表测量出气体相分率后，可以容易地确定出液体流 量
人工合成元素 Z＞92 超重元素Z ＞100
一种元素可以有质子数相同但中子数不同的若干种原子。
它们被称为该元素的同位素，它们有相同的化学性质但不
同的原子核性质。
·
元素氢的三种同位素
1H
2H
3H
氕
氘
氚
.
24
放射性同位素和衰变
一个原子核的中子数和质子数之比 N/Z 称为中质比。只有中质
WLR
Inlet
Outlet
r = (1-ag)[ro+WLR(rw-ro)]+ ag.rg
Q oil = ( 1-GVF ).( 1-WLR ) . Q total
Qmass total
Q water = ( 1-GVF ).WLR . Q total
.
Q gas = GVF . Q total
10
典型的测量准确度
毛液量 气量 含水率
准确度
重复性
±5% （相对误差） ±2.5%
±10% （相对误差） ±5%
±2% （绝对误差） ±1%
置信度为90%
.
16
文丘里流量计
——工作原理
文丘里流量计是一种差压式流量计。
差压式流量计的基本原理是：在充满流体的圆管中设置文丘里或 喷嘴之类的节流件，当流体流经节流件时，在其上、下游侧就会 产生静压力差，该静压力差与流过的流量之间有一个固定的函数 关系，只要测得静压力差就可以由流量公式求得流量。
.
5
多相流测量技术回顾
——多相流量计流量（流速）测量
1.文丘里流量计
文丘里流量计是一种传统的差压式流量计，近年来被广 泛地应用于湿气计量和多相流量计量。文丘里流量计可以 适用于含气流体和粘性流体的流量测量，当与之配套的相 分率仪表测量出气体相分率后，可以容易地确定出液体流 量
多相流量计原理课件
其他多相流量计的优缺点
总结词
其他多相流量计如光学法多相流量计、电阻法多相流 量计等也具有各自的优缺点，需要根据实际应用需求 进行选择。
详细描述
除了上述几种常见的多相流量计外，还有光学法多相流 量计和电阻法多相流量计等其他类型。这些多相流量计 各有其优缺点，如光学法多相流量计具有非接触式测量、 测量精度高等优点，但同时也存在对流态敏感、易受光 学污染影响等缺点。电阻法多相流量计具有结构简单、 成本低等优点，但同时也存在测量精度低、稳定性差等 缺点。因此，在实际应用中需要根据具体需求进行选择。
智能化技术的应用
耐腐蚀材料的研发
针对不同介质和环境，研发具有耐腐 蚀性能的材料，提高多相流量计的使 用寿命。
结合人工智能和大数据分析，实现多 相流量计的远程监控和智能诊断。
应用领域的拓展
油气工业
多相流量计在油气工业中广泛应 用于油、气、水三相流量的测量，
提高了生产效率和管理水平。
化工领域
多相流量计在化工生产过程中对多 种流体进行精确测量，有助于实现 工艺流程的优化控制。
较高，这限制了其应用范围。
核磁共振多相流量计的优缺点
要点一
总结词
要点二
详细描述
核磁共振多相流量计具有测量精度高、无阻碍物影响等优 点，但同时也存在成本高、操作复杂等缺点。
核磁共振多相流量计利用核磁共振原理来测量多相流体的 流量。由于其测量精度高、无阻碍物影响等优点，核磁共 振多相流量计在石油、化工等领域得到广泛应用。然而， 核磁共振多相流量计成本较高，操作复杂，这限制了其应 用范围。
跨学科技术的融合
多相流量计的发展需要结合流体力学、化学、材料科学等多个学科 的前沿技术，实现跨学科的技术创新与融合。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
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
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CC
质量相含率： 各相质量流量与总质量流量之比
x Gg / G Wg / W
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
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
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
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
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。
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
单质或纯物质的相图
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
§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。
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
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
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
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。
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
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
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
第二章 固体颗粒的传输
§2－1 固体颗粒的性质
1、颗粒形状及其表示方法
附在火箭喷管上的Al2O3颗粒（电子显微镜）
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
燃烧重油时产生的颗粒
（a)不完全燃烧；（b)完全燃烧
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
1）形状指数
表示单一颗粒外形的各种无因次指数
颗粒形状
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
两相流的范围
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
§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
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 )
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
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
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
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
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
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。
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
多相流基础
2005 年 11 月
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
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