锅炉水动力学基础

汽水混合物密度－汽水混合物的质量流量与容积 流量之比。
h
Gh Qh
'Qs "Qq
Qh
(1 )
'
' ", kg / m3
实际流动特性参数
截面含汽率（真实相含率）
汽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
f / f
f f ' f "
水流通面积f'
汽流通面积f"
汽水真实速度、相对速度与滑动比
适用于环状流型。
两相流的基本特征参数
单相流的最基本流动特性参数： 速度、质量流量/体积流量
汽液两相流的流动特征参数可分为两类
– 由物质平衡或热量平衡方程式算得的参数－流 量参数
– 流体流动时的真实的流动特性参数－实际流动 特性参数，由试验确定
流量参数
1、汽水混合物的质量流量Gh
质量流量：单位时间内通过通道总流通截面的流体
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。
单质或纯物质的相图
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。
质量含汽率和容积含汽率
质量含汽率－在汽水混合物中，蒸汽质量流量
所占混合物总质量流量的分额（干度）
x
Gq
/(Gs
Gq )
w0 w0 w0
热力学含汽率（沸腾度） x (i i) / r
容积含汽率－汽水混合物中，蒸汽容积流量所
占混合物总容积流量的份额
Qq
/(Qs
Qq )
w0 w0 w0
汽水混合物密度
质量
Gh Gq Gs (kg / s)
2、汽水混合物的容积流量Qh
容积流量：单位时间内通过通道总流通截面的流体
容积
Qh Qq Qs (m3 / s)
循环流速
3.质量流速 w 单位时间流经单位流通截面的工质质量
w G0 / f , kg /(m2.s)
4.循环流速w0 上升管开始沸腾处的饱和水的质量流速
汽水混合物流速愈小；含汽率愈大；管子的倾角愈小，汽水分层愈 易发生。对自然循环锅炉，管子倾角应大于30，以防止发生分层流动
➢为➢自水➢一➢小带环雾➢主蒸滴液块的的状状纤要弹汽分膜状泡块汽流流维在状，布卷流状状弹型型管流的但于入型流蒸。子型环在蒸的型汽在当当压中状汽细团含这管含力心流流当小在汽种内汽增部型中汽液液率流率汽加分含被水滴流x型x速，向有带混管的中增再中增上汽被走合壁蒸以大，增大运弹气，物液汽混，管大时动会体汽中膜。乱汽壁时，，缩从与含较状环泡上，汽直小液水汽厚态状开有管弹径膜，形率且流流始一壁1分带成x若含动m型合较层上裂走雾压m有。都并小环水形的以状力细成发时状膜成下细混大小弹生，液变块，小合于汽状在蒸膜薄状汽液物1泡大较汽，，0流滴泡。M汽，高呈管汽为形型P泡管蒸细子流a球成。，，子汽小核将形的此该形核的流心水长时流成汽心速部膜条大型阻泡部时分撕纤小不力，分，为破维不较会主含带成。小要有汽 率出增现高，液膜厚度减小。
两相流体的流动模型
均相流模型 假定两相流体流动时混合非常均匀，看作
是具有平均流体特性的均质单相流体，汽液两 相之间没有相对速度且处于热力学平衡状态。 该模型可以应用单相流体的各种方程式，必要 时借助于试验系数对方程式进行修正。
适用于泡状流型。
分相流模型
假定两相流体流动时完全分开，它们各自 以一种平均流速流动，即两相之间流速不等但 已经达到热力动态平衡。这种模型可以对每一 相流体写出一组基本方程式，或者将两相的方 程式合并在一起，并应用经验关系式建立某一 物理量与流动的独立变量之间的关系式。
单相流体的流动结构型式在普通流体力学 中已进行过广泛的研究，其主要流动型式 为层流和湍流 汽水混合物的流动结构型式（简称流型） 比较复杂，影响因素有：压力、流量、热 负荷、管子几何形状及流动方向。
垂直上升管中汽液两相流流型
汽、液两相数量，即质量含汽率x不断变化；汽、液两相间存在相对运 动；产生汽泡趋中效应
w0
G0v f
,m/
s
式中：G0为工质的质量流量；f为管截面积，m2
折算速度与混合物速度
折算速度 假定蒸汽或水容积占据管子全部截面时的速度
w0 "
Gq Qq , m / s
f" f
w0 '
Gs Qs , m / s
f' f
式中：G为质量流量
混合物速度 wh
wh
Qh f
Qs
Qq f
w0
w0 ", m / s
锅炉水动力学基础
两相流体的基本参数 汽水混合物的流型与传热 管内压力降 沸腾换热
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。
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
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
汽实际流速
wsj
"
Qq f"
Gq , m / s
f " "
水实际流速
wsj
'
Qs f'
Gs , m / s
f '
汽水相对流速（滑移速度） wxd wsj wsj ', m / s
汽水滑动比
S wsj wsj
混合物实际密度与实际流速
汽水混合物实际密度：流动瞬间任一流动截面上两 相流混合物的密度（测量截面含汽率的一种方法）
h sj
f f l (1) ( )
f l
汽水混合物实际流速
wh sj
w0 hsj
w0 (
)
,m/
s
思考题--证明下式：
1.
h
Leabharlann Baidu
1
x(
1)
2.
wh
w0 [1
x(
1)]
3. 1/[1 S(1 ) / ]
➢请思考界面含汽率随质量含汽率的变化趋势？
汽液两相流体的主要流型
受热垂直上升管两相流型
1
热流密度增大方向
水平管流型
或型
单最
纯后随
雾均着
状发气
流展速
。 为增
环大
-
雾 状 流
， 各 种 流
流型及其判别
汽水混合物在水平管中流动
在浮力作用下，形成管子上部蒸汽偏多的不对称流动结构。随着流 速减小，流动结构的不对称性增加。当流速小到一定程度时，形成分 层流动。管子上部与蒸汽接触，管壁温度升高，可能过热损坏；在汽 水分层的交界面处，由于汽水波动，可能产生疲劳损坏