气液两相流ppt课件
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双液系的气-液平衡相幻灯片PPT
本实验测定的环己烷-乙醇双液系相图属于具 有最低恒沸点的体系。方法是利用沸点仪(图 8.2)在大气压下直接测定一系列不同组成混合 物的气液平衡温度(沸点),并收集少量气相和液 相冷凝液,分别用阿贝折光率仪测定其折射率, 根据折射率与标样浓度之间的关系,查得所对 应的气相、液相组成。
Hale Waihona Puke 图8.2 沸点仪结构图三.仪器与试剂 [注意按实际使用的记录]
四.试验步骤
1.工作曲线绘制
(1)调节超级恒温水浴温度在室温5℃以上,以适应季 节的变化,但所选温度应易于获得试样的密度数据。 环己烷和乙醇分别恒温10min,根据配制混合物所需 的体积,用移液管精确量取,配制环己烷摩尔分数为 0.10，0.20，0.30，0.40，0.50，0.60，0.70， 0.80，0.90 的环己烷-乙醇溶液各10ml。为避免样 品的挥发带来的误差,配制应尽可能迅速。 (2)用尽可能短的软管将阿贝折光仪连接在前述调好 的恒温水浴上,以保持折光仪棱镜处于恒定温度。测 量上述9个溶液以及无水乙醇和纯环己烷的折光率。
双液系的气-液平衡相幻灯 片PPT
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二. 基本原理
1. 气-液相图
两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系。根据两组分间溶 解度的不同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种情况。 两个组分若能按任意比例互相融解，称为完全互溶双液系。液体的 沸点是指液体的蒸汽压与外界压力相等时的温度。在一定的外压下， 纯液体的沸点有其确定值。但双液系的沸点不仅与外压有关，而且 还与两种液体的相对含量有关。根据定律，
溶液气液相平衡ppt课件
6.2 溶液的气、液相平衡
蒸馏过程：气液两相间的传质过程； 过程的极限：气、液相平衡。 相平衡关系：两相或多相接触达物理平衡时，各相组成之间
的关系。
1
6.2.1 气、液相平衡的自由度
根据相律有： F c 2
对于双组分物系的气液平衡：
C2 2 F2
即双组分物系气、液相平衡的自由度为2。 对多组分物系的气、液相平衡的自由度为组分数C。 双组分物系的独立变量：
yA
pA P
PA0 x A P
yB
pB0 xB P
7
关于平衡计算的说明： （1）已知 P、 t ， 求 相互平衡的 x 、 y ， 不必试差 t → pA0, pB0 → x , y （2）已知 x ， 求与之平衡的 y, t 或 已知 y 求与之平衡的 x , t ，试差计算 试算过程为：
假设 t
x
判断x
y
假设 t
x
y
判断 y x
8
（2）相图 ① 温度-组成图（t-x-y） 总压一定时，给定 t p0A，pB0 x，y
9
图线说明： ① 曲线 t-x 表示恒定压力下，饱和液体组成与泡点的关系，
称为饱和液体线或泡点曲线。 ② 曲线t-y表示恒定压力下，饱和蒸气的组成和露点的关系，
称为饱和蒸气线或露点曲线。 ③ 在t-x 线下方为过冷液相区。 ④ 在t-y 线上方为过热气相区。 ⑤ 在两线之间为两相共存区，即气、液相平衡区。
13
压力对温度组成图的影响
14
② 气、液平衡组成的 x-y 图 标绘：略去温度坐标，依x-y 的对应关系做图 ，得x-y图。
15
说明： （1）组成 均以易挥发组分的组成表示，故曲线位于对角线上方
蒸馏过程：气液两相间的传质过程； 过程的极限：气、液相平衡。 相平衡关系：两相或多相接触达物理平衡时，各相组成之间
的关系。
1
6.2.1 气、液相平衡的自由度
根据相律有： F c 2
对于双组分物系的气液平衡：
C2 2 F2
即双组分物系气、液相平衡的自由度为2。 对多组分物系的气、液相平衡的自由度为组分数C。 双组分物系的独立变量：
yA
pA P
PA0 x A P
yB
pB0 xB P
7
关于平衡计算的说明： （1）已知 P、 t ， 求 相互平衡的 x 、 y ， 不必试差 t → pA0, pB0 → x , y （2）已知 x ， 求与之平衡的 y, t 或 已知 y 求与之平衡的 x , t ，试差计算 试算过程为：
假设 t
x
判断x
y
假设 t
x
y
判断 y x
8
（2）相图 ① 温度-组成图（t-x-y） 总压一定时，给定 t p0A，pB0 x，y
9
图线说明： ① 曲线 t-x 表示恒定压力下，饱和液体组成与泡点的关系，
称为饱和液体线或泡点曲线。 ② 曲线t-y表示恒定压力下，饱和蒸气的组成和露点的关系，
称为饱和蒸气线或露点曲线。 ③ 在t-x 线下方为过冷液相区。 ④ 在t-y 线上方为过热气相区。 ⑤ 在两线之间为两相共存区，即气、液相平衡区。
13
压力对温度组成图的影响
14
② 气、液平衡组成的 x-y 图 标绘：略去温度坐标，依x-y 的对应关系做图 ，得x-y图。
15
说明： （1）组成 均以易挥发组分的组成表示，故曲线位于对角线上方
第八章 气液相平衡ppt课件
.
8.1.1 相平衡判据
i d n i id n i 0
dni dni
(ii)dn i0
d
n
i
0
i i
同理，对于多相（相）多组分（N组分）体系的相平 衡判据为：
i i ...i ...( i 1 ,2 ...N )
.
8.1.1 相平衡判据
4、逸度判据
did G iR T dlnf i
第八章 流体相平衡
课时：4学时 要求： 1、掌握相平衡的判据，了解相平衡处理方法； 2、二元系组分活度系数与组成间的关系； 3、掌握简单相平衡计算方法 内容： 8.1 相平衡的判据和处理方法 8.2 二元系组分活度系数与组成间的关系 8.3 汽液平衡 8.4由汽液相平衡数据计算活度系数 8.5 汽液相平衡数据热力学一.致性检验
1、简单的液体混合物模型已能满
活
足要求。
度 系 数
2、温度的影响主要反映在标准态 逸度上，而不是活度系数上。
法 3、对于许多类型的混合物，包括 聚
合物、电解质的体系都能应用。
缺点
1、没有一个状态方程能完全适用于 所 有的流体密度区间。
2、受混合规则影响很大。 3、对于含极性物质，大分子化合物
和电解质的体系难于应用。
.
ijk
8.2.2 伍尔（Wohl）型方程
说明：
（1）Zi：混合物中组分i的有效体积分数
Z i
qi xi qi xi
Zi 1
x i 混合物中组分i的摩尔分数 q i 混合物中组分i的有效分子体积
（2） a ij , a ijk 不同组分分子间的相互作用力
aij aji aii 0 aijj 0 aiii 0
二、相平衡的处理方法
两相流动概述
第三代核电站的现状
❖ 第三代国际上刚开发出来，还没正式建造，它从理 论上、设计上、道理上讲的确是更安全，但是也还 要经过一定的运行时间，用实践来证明它是好的。
❖ 目前世界上的核电技术已经发展到了第三代。第二 代成熟的核电技术法国、美国、加拿大、俄罗斯等 国家都已经掌握了，而第三代核电技术只有美国、 法国掌握。目前法国正在着手研究建设第三代核电 站；美国也在联合其它核电先进技术的国家进行第 四代核电站的研究论证工作。
核电站汽液两相流动
❖ 核电站汽液两相流动会发生在堆芯、二回路及冷凝 器中
二、汽液两相流动的基本研究方法
❖ (1) 经验关系式法：根据实验数据建立经验关 系式时工程两相流体动力学中最常用的方法。 经验关系式应用方便，但并不揭示问题的物 理本质。虽然如此，由于两相流动的复杂性 及该学科的发展现状，目前许多工程应用还 必须求助于经验关系式。
2、GFR：用氦气作载热剂的快中子反应堆； 3、SFR：用钠作载热剂的快中子反应堆 4、LFR：用铅合金作载热剂的快中子反应堆； 5、SCWR：超临界水堆； 6、 SR：熔盐反应堆。
5. 未来的核电发展前景
❖ 可控热核聚变核反应堆是未来核电的发展目标
❖ 由于可控热核聚变的原料极为丰富，并且无污染， 因而发展前景也十分看好。在国际热核实验堆 （ITER）的研究中，核聚变的离子温度已达到1亿 ℃，这为ITER的建设从技术上扫平了道路。目前" 国际热核实验堆"的选址筹建工作正在积极进行中， 加拿大、日本都希望将"国际热核实验堆"建在本国， 从而确立本国在新能源研究中的优势地位。
无法解析求解微分方程
❖ 传热问题
固体的传热—导热 流体的传热—对流与导热 热辐射 数学物理模型
气液两相管流分解ppt课件
10/14/2023
/7/2023290 式，溅1nia f摩相数两系阻
29
10/14/2023
10/7/202330
30
图1 NL与CNL关系 0/7/202331关N LN 译1
10/14/2023
31
图2
持液率系
0/7/20233持数率液系1
10/14/2023
32
0/7/202333修数正系1
将压力梯度方程写成管长增量的形式
式中 i为节点序号
解法思路：给定上式中的压力增量Δp，先估计出Δp对
应的管段长度增量的初值，由此确定相应管长的平均温度和
平均压力，并计算该条件下的压力梯度(dp/dz)i，再由上式 计算出，若计算值与初值接近，则计算值即为给定Δp对应
的解，否则将计算值作为初值进行迭代直到收敛。逐个节点 重复上述过程直到或超过预计终点为止。
单位处理
Z 0 ＝0
P 0 ＝P wh
Z0=Z1 P0=P1
10/14/2023
计算k1 ~ k4 Z1=Z0+h p1=p0+ p
N
ZL
Y
输出结果
结束
~ 1算=Z 构据数入溅＝0ZZ
F(Z,P) PVT
44
威远气田低压井 两相管流实用模型研究
10/14/2023
气井口田 /7/202345 0 用究
界面，相分布极不均匀
0/7/20233性1习复
10/14/2023
3
垂直管流典型流型
10/14/2023
0/7/20234流典流垂型管直1
4
10/14/2023
垂直管流型
滑脱小，摩阻大 流动结构极不稳定 举液效率高
两相流2
幻灯片1第二章气液两相流的基本术语和定义幻灯片2● 在单相流体流动时，描述一种流动的最基本参数为速度、质量流量或体积流量。
● 在汽液两相介质中，两相介质都是流体，各自有相应的流动参数。
另外由于两相间的相互作用，还出现一些相互关联的参数。
为了计算方便，还定义了一些折算参数。
描述气液两相流的基本参数如下： 幻灯片3 流量● 质量流量：kg/s单位时间内流过管路横截面的流体质量称质量流量，对气液两相管路，混合物质量流量为gl M M M +=● 体积流量 m3/s单位时间内流过管路横截面的流体体积（管路状态）称体积流量。
混合物体积流量为：gl V V V +=幻灯片4 流速● 气相和液相速度/平均速度若气相所占管路截面为Ag ，液相所占截面为Al 比容gg g gg g A v M A V w ==lll l l l A v M A V w ==● 气相和液相的折算速度假定管子中只有气体和液体单独流动时所具有的速度，混合物中的任一相单独流过整个管道截面时的速度称该相的折算速度。
幻灯片5A v M A V w gg gg ==Av M A V w ll l l ==0显然，l l w w >g g w w >● 气液两相混合物速度/容积流密度 混合物体积流量与流通截面积之比 m /s0g l g l w w AV A V A V w +=+==幻灯片6● 匀质流速气液混合均匀，气液相流速相同时的混合物速度。
gl H w w w ==● 气相和液相的质量流速 k g /m 2s气液相质量流量与管路流通截面之比。
gg g g g g w AV A M G ρρ0===ll ll l l w A V A M G ρρ0===ll g g l g lg w w G G A M M A M G ρρ00+=+=+==幻灯片7● 滑脱（移）速度/相对速度气相速度与液相速度之差（slip velocily ）lg s w w w -=● 滑动比气相速度与液相速度之比lg w w S =● 漂移速度气相速度与匀质混合物流速之差Hg D w w w -=幻灯片8● 循环速度和循环倍率● 循环速度是指与两相混合物总质量流量M 相等的液相介质流过通道同一截面时的速度。
采油工程第2章气液两相管流.ppt
特点
液相由连续相过渡为分散相，气相相反 气体流量大，摩阻增加
9
• 雾状流
压力进一步降低，中心气柱逐渐 增大，壁面液膜厚度降低，液体以液 滴分散于气相中。
特点
气相是连续相，液相是分散相 摩阻增加，重力损失最小
2024/9/30
10
雾状流 过渡流 段塞流 泡流 纯液流
2024/9/30
p
H • 总结
30
m LHL G (1 HL ) (1 HG )L HGG
ρL
ρoqo
Rsρg sc qo R w /oqoρw qoBo R w /oqo
ρo
Rsρg s c R w /ρo w Bo Rw/o
ρG
ρg
s
c
Ts cPa v Z Ps cTa v
2024/9/30
31
b.摩阻梯度
只考虑气体的压缩性：
d ZnRT
dvm dvSG 1 dqG 1
p dp 1 ZnRT dp vSG dp
dz dz A dz A dp dz A p2 dz p dz
mvm
dvm dz
mvmvSG
p
dp dz
2024/9/30
VSG qG / A
Wm AmVm
(1-67)
WmqG dp A2 p dz
质量，kg/m3。
2024/9/30
23
2、流型判别
1）影响流态的因素 多相管流流态的影响因素共有13个，主要因
素：VSL 、VSG 、 ρL 、σ 2）无因次处理
NLV VSL 4ρL/gσ
NGV VSG 4ρL/gσ
2024/9/30
24
Ros流型图版
液相由连续相过渡为分散相，气相相反 气体流量大，摩阻增加
9
• 雾状流
压力进一步降低，中心气柱逐渐 增大，壁面液膜厚度降低，液体以液 滴分散于气相中。
特点
气相是连续相，液相是分散相 摩阻增加，重力损失最小
2024/9/30
10
雾状流 过渡流 段塞流 泡流 纯液流
2024/9/30
p
H • 总结
30
m LHL G (1 HL ) (1 HG )L HGG
ρL
ρoqo
Rsρg sc qo R w /oqoρw qoBo R w /oqo
ρo
Rsρg s c R w /ρo w Bo Rw/o
ρG
ρg
s
c
Ts cPa v Z Ps cTa v
2024/9/30
31
b.摩阻梯度
只考虑气体的压缩性：
d ZnRT
dvm dvSG 1 dqG 1
p dp 1 ZnRT dp vSG dp
dz dz A dz A dp dz A p2 dz p dz
mvm
dvm dz
mvmvSG
p
dp dz
2024/9/30
VSG qG / A
Wm AmVm
(1-67)
WmqG dp A2 p dz
质量，kg/m3。
2024/9/30
23
2、流型判别
1）影响流态的因素 多相管流流态的影响因素共有13个，主要因
素：VSL 、VSG 、 ρL 、σ 2）无因次处理
NLV VSL 4ρL/gσ
NGV VSG 4ρL/gσ
2024/9/30
24
Ros流型图版
气液两相管流分析
精品课件
12
间歇流
塞流
2020/8/9
段塞流
大气泡沿管子顶部流 动，管子下部为液流
大液体段塞流与几乎 充满管子的高速气泡 的交替流。
精品课件
13
分散流
2020/8/9
大气泡集中在管子 的上半部。
气流量高、液流量低 气流中夹带液滴
精品课件
14
四、气液两相管流压力梯度方程及求解步骤 1.压力梯度方程
只考虑气体的压缩性：
d ZnRT
dvm dvSG 1 dqG 1 dz dz A dz A
p dp
dp dz
1 A
ZnRT p2
dp dz
vSG p
dp dz
p1=pwf－△px2
18
第三节 气液两相管流计算方法
• 早期均匀流方法（总摩阻系数法）
1952 Poettmann—Carpenter 80’s 陈家琅 λ'~(NRe)2
• 经验相关式
1963 Duns－Ros无因次化处理 NvL、Nvg、ND、NL 1965 Hagedorm－Brown现场实验
Fz
Adz
dv dt
dp g sin wD v dv
dz
A
dz
压降梯度=重力梯度+摩阻梯度+动能梯度
精品课件
单相流
dp g sin f v2 v dv
dz
2D dz
水平管流(θ=0)，且忽略动
能
dp v2
f
dz 2D
多相流
dp dz
m g sin
fm
mvm2
2D
mvm
dvm dz
ns LL g (1 L )
气液两相流ppt课件
; w ,w ; s ;o ,A ， M ,E ; w g m ,w f m ,j g m ,j f m ;
.
本章小结
1. 何谓两相流？ 两相流的分类？ 2. 有关含气率、速度、密度、比容定义及计算式。 3. 两相流特性参数的分类 4. 何谓热平衡？ 5. 滑速比与各参数的关系
作业：
1-4
通流面积mdzdpdzdp41全液相摩擦压力梯度与两相流总质量流量相同的液体流过通道时的压力梯度lololodp梯度单相水的摩阻系数一般按布拉修斯blasius公式计算02502503164re03164lo42全液相折算系数的求解全液相折算系数lolodpdzdpdz4302502503164re03164gd2平均粘度法把两相流体看作一种特殊的单相流体采用平均粘度来计算两相流体的等效摩阻系数44麦克达姆mecadam计算式应用最广25西克奇蒂chcchitti计算式德克勒dukler计算式代入58式班可夫bankoff计算式45计算的步骤总结dzdpgdlodzdplolodzdpdzdpdzdpdzdp461
平时成绩
出勤率
作业
.
知识问答
参考教材：
《两相流与沸腾传热》，徐济鋆编，原子能 出版社。
《两相流与传热》D.巴特沃思等编，陈学俊， 陈听宽，曹柏林译，原子能出版社。 《两相流与沸腾传热》，鲁钟琪编，清华大 学出版社。
.
课程目录
第一章 两相流基本参数及其计算方法（4学时） 第二章 两相流的流型和流型图（6学时） 第三章 两相流的基本方程（4学时） 第四章 截面含气率的计算（8学时） 第五章 直管的两相流压降计算（10学时） 第六章 两相流局部压降计算（2学时） 第七章 两相临界流动（4学时） 第八章 两相流流动不稳定性（2学时）
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本章小结
1. 何谓两相流？ 两相流的分类？ 2. 有关含气率、速度、密度、比容定义及计算式。 3. 两相流特性参数的分类 4. 何谓热平衡？ 5. 滑速比与各参数的关系
作业：
1-4
通流面积mdzdpdzdp41全液相摩擦压力梯度与两相流总质量流量相同的液体流过通道时的压力梯度lololodp梯度单相水的摩阻系数一般按布拉修斯blasius公式计算02502503164re03164lo42全液相折算系数的求解全液相折算系数lolodpdzdpdz4302502503164re03164gd2平均粘度法把两相流体看作一种特殊的单相流体采用平均粘度来计算两相流体的等效摩阻系数44麦克达姆mecadam计算式应用最广25西克奇蒂chcchitti计算式德克勒dukler计算式代入58式班可夫bankoff计算式45计算的步骤总结dzdpgdlodzdplolodzdpdzdpdzdpdzdp461
平时成绩
出勤率
作业
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知识问答
参考教材：
《两相流与沸腾传热》，徐济鋆编，原子能 出版社。
《两相流与传热》D.巴特沃思等编，陈学俊， 陈听宽，曹柏林译，原子能出版社。 《两相流与沸腾传热》，鲁钟琪编，清华大 学出版社。
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课程目录
第一章 两相流基本参数及其计算方法（4学时） 第二章 两相流的流型和流型图（6学时） 第三章 两相流的基本方程（4学时） 第四章 截面含气率的计算（8学时） 第五章 直管的两相流压降计算（10学时） 第六章 两相流局部压降计算（2学时） 第七章 两相临界流动（4学时） 第八章 两相流流动不稳定性（2学时）
第九章管内气液两相流基础_1课件
1. 水和水蒸气； 4. 有沙粒的小溪； 2. 盐水溶液； 5. 油水混合物； 3. 氢气和氮气； 6. 水和冰。
相：通常指某一系统中具有相同成分且物 理和化学性质完全均匀的部分，各相之间有 明显的界面。
辨别单相体系和两相体系
系统内部各部分的性质是否均匀；
是否有明显的相间界面。
两相流：任意两个相组合在一起，且具有相 间界面的流动体系。
的两相流流型。
Flow Patterns in Horizontal and Near Horizontal Pipes
Vertical Pipe Flow Patterns
Upward Vertical Through a Concentric Annulus
Baker Map – Horizontal Flow
讨论： （1）和的区别
是体积流量比，表示单位时间流过流道的气相体积份额。
（2），和x的关系 WG
G
WG WL
1
(1
1
x
)
G
G L
x L
§9-3 两相流的流量和流速
• 9.3.1几种表达形式
1.质量流量和质量流速
总质量流量W：单位时间内流过任何一截面的气液混 合物的总质量，kg/s
vL=vg HL=L
IN-SITU
vg
vg
vL
HL
vL
vL<vg HL>L
IN-SITU
vg=vL+vo
vg
vL
HL
vL
§9-3 两相流的流量和流速（续）
– 当气液两相存在相对运动，且
s 1, vL vM vG
相：通常指某一系统中具有相同成分且物 理和化学性质完全均匀的部分，各相之间有 明显的界面。
辨别单相体系和两相体系
系统内部各部分的性质是否均匀；
是否有明显的相间界面。
两相流：任意两个相组合在一起，且具有相 间界面的流动体系。
的两相流流型。
Flow Patterns in Horizontal and Near Horizontal Pipes
Vertical Pipe Flow Patterns
Upward Vertical Through a Concentric Annulus
Baker Map – Horizontal Flow
讨论： （1）和的区别
是体积流量比，表示单位时间流过流道的气相体积份额。
（2），和x的关系 WG
G
WG WL
1
(1
1
x
)
G
G L
x L
§9-3 两相流的流量和流速
• 9.3.1几种表达形式
1.质量流量和质量流速
总质量流量W：单位时间内流过任何一截面的气液混 合物的总质量，kg/s
vL=vg HL=L
IN-SITU
vg
vg
vL
HL
vL
vL<vg HL>L
IN-SITU
vg=vL+vo
vg
vL
HL
vL
§9-3 两相流的流量和流速（续）
– 当气液两相存在相对运动，且
s 1, vL vM vG
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.
1.3 两相流的流量和流速
1.3.1 几种表达式形式 1.质量流量和质量流速
总质量流量M：单位时间内流过任一横截面的气液 混合物的总质量,kg/s.
M M M 总质量流速G：又称为质量流密度，指流道单位截 面通过的质量流量,kg/m2.s.
GM A
每一相的质量流速与总质量流速的关系
G G G M M (1 x )G x G A. A
4.两相流：任意两个相组合在一起、且具有 相间界面的流动体系。
.
.
1.1.1 两相流的分类
（1）按化学成份分为 单组分两相流：同一种化学成分的物质的两种相
态混合在一起的流动，如水-水蒸汽、钠-钠蒸汽及冰 水混合物等。
双组分两相流：不同化学成分的两种物质处于同 一个系统内的流动，如空气-水，油-水，烟-气等。
（2）按流道是否存在热交换可分为 绝热两相流—无相变，无相间质量交换。如汽水
分离。 加热两相流—有相变，有相间质量交换。如沸
腾，冷凝。
.
1.1.1 两相流的分类
（3）按两相物质所处的物态可分为 气液两相流：水和水蒸汽，水和空气 气固两相流：风沙，烟气 液固两相流：血液流动 液液两相流：两种不相溶的液体，油水混合物
.
1.2 气相介质含量
1.2.1 定义
气相介质含量表示两相流中气相所占的份额。
1.2.2 几种表示方式
1.质量含气率x 单位时间内，流过通道某一截面的两相流体总质量
M中气相所占的比例份额。 xM M M MM
式中，M 、 M分 别表示气相和液相的质量流量，kg/s。 那么，质量含液率(湿度)可以表示为
(2),和x的关系MM M1 11xx
（1-12）
A
1
a AA
11xW
x W
.
（1-13）
在两相流动系统中，两相之间会因物性不同(如密 度)存在不同程度的滑动。引入滑速比S的概念，则两相 之间滑动的大小可以表示为
S W W
显然，对于单组分的两相流， PPcr,
W W ,S1 , W W ,S 1 , W W ,S1 ,
气相真实平均速度, m/s：
WV AM A G
液相： MWA
气相： MWA
.
折算速度：又称容积流密度，又称为表观质量
流速（superficial flow flux）, 定义为单位流道
截面上的两相流容积流量，m/s。它也表示两相流的平
均速度。
JV AV AV AJgJf
式中，Jg为气相折算速度，表示两相介质中气相单独流
.
第一章 两相流基本参数及其 计算方 法
1.1 基本概念 1.2 气相介质含量 1.3 两相流的流量和流速 1.4 两相介质密度及比容
.
1.1 基本概念
1.物态：在某一条件下，物质存在的一种状态。 常见的物态是气态、液态和固态。有时物态 也称之为相，常见的物质三态也称为：气相、 液相、固相。
过同一通道时的速度,m/s.
Jg
VVW
A A
2.容积流量、相速度和折算速度
总容积流量：单位时间内，流过通道任一流通 截面的气液混合物的总的容积，m3/s。
VVVMM
液相容积流量， m3/s ：
V M
气相容积流量, m3/s ：
V M
.
M V
M V
2.容积流量、相速度和折算速度
液相真实平均速度，m/s：
WV AM A 1 G
平时成绩
出勤率
作业
.
知识问答
参考教材：
《两相流与沸腾传热》，徐济鋆编，原子能 出版社。
《两相流与传热》D.巴特沃思等编，陈学俊， 陈听宽，曹柏林译，原子能出版社。 《两相流与沸腾传热》，鲁钟琪编，清华大 学出版社。
.
课程目录
第一章 两相流基本参数及其计算方法（4学时） 第二章 两相流的流型和流型图（6学时） 第三章 两相流的基本方程（4学时） 第四章 截面含气率的计算（8学时） 第五章 直管的两相流压降计算（10学时） 第六章 两相流局部压降计算（2学时） 第七章 两相临界流动（4学时） 第八章 两相流流动不稳定性（2学时）
4.截面含气率α 又称为空泡份额。指两相流某一截面上，气相
所占截面与总流道截面之比。
A A
A AA 式中， A， 分A 别 表示气相和液相所占的流道
截面积，m2。同理，截面含液率（1-α)
1 A
A
.
(1)和的区别
是容积流量比，表示流过通道的气相容积份额；
是体积比，表示存在于通道中的气相容积份额。
当 iis,x1,tts，过热蒸汽，单相汽体。
.
3.容积含气率β 指单位时间内流过某一截面的两相总容积中，气
相所占的比例份额。
V V
V VV
式中，V ，V 分别表示气相和液相介质的容积流量，
m3/s。那么，容积含液率（1-β）
1V V
V VV
由定义，可以推出质量含气率x与β的关系
xx1x .
判断：下列体系哪些是单相的？哪些是 两相的？ 1、水和水蒸汽 4、有沙粒的小溪 2、盐水溶液 5、油水混合物 3、氢气和氮气 6、水和冰
.
1.1 基本概念
2.相：通常指某一系统中具有相同成份且物理、 化学性质完全均匀部分，各相之间有明显 的界面。
3.辨别单相体系与两相体系 是否系统内各部分的性质均匀 是否存在明显的相间界面
M M 1x
M . MM
2.热力学含汽率x （干度）
又称为热平衡含汽率，它是由热平衡方程定义的含 汽率。在有热量输入的两相流系统中，可以根据输入 的热量得到汽相的含量。
（1）热力学平衡（thermodynamic equilibrium)
系统内即无压力梯度和温度梯度，且该系统内所有
共存相内也无化学势梯度时的状态。满足力学平衡、
热平衡和化学平衡。
（2）热平衡方程
饱和水焓
汽化潜热
i is rx
式中，i是流道某截面上两相流体的焓值，那么
x
i
i
' s
.r
（3）讨论
当 iis,x0,tts，两相流动处于欠饱和态，
过冷（欠热）沸腾或单相；
当is i is ,0x 1 ,t ts，两相流动处于饱和
沸腾，这时热平衡含汽率等于质量含汽率；
气液两相流
主 讲： 谷 海 峰 学 院：核科学与技术学院 Email ： guhaifeng@
2010.03
.
课程简介
学时：40 学时 学分：2.5 性质：专业基础课
反应堆热工水力、核动力设备
流体力学 传热学 工程热力学
两相流动 与传热
.
考核方式：
闭卷答题+平时成绩
1.3 两相流的流量和流速
1.3.1 几种表达式形式 1.质量流量和质量流速
总质量流量M：单位时间内流过任一横截面的气液 混合物的总质量,kg/s.
M M M 总质量流速G：又称为质量流密度，指流道单位截 面通过的质量流量,kg/m2.s.
GM A
每一相的质量流速与总质量流速的关系
G G G M M (1 x )G x G A. A
4.两相流：任意两个相组合在一起、且具有 相间界面的流动体系。
.
.
1.1.1 两相流的分类
（1）按化学成份分为 单组分两相流：同一种化学成分的物质的两种相
态混合在一起的流动，如水-水蒸汽、钠-钠蒸汽及冰 水混合物等。
双组分两相流：不同化学成分的两种物质处于同 一个系统内的流动，如空气-水，油-水，烟-气等。
（2）按流道是否存在热交换可分为 绝热两相流—无相变，无相间质量交换。如汽水
分离。 加热两相流—有相变，有相间质量交换。如沸
腾，冷凝。
.
1.1.1 两相流的分类
（3）按两相物质所处的物态可分为 气液两相流：水和水蒸汽，水和空气 气固两相流：风沙，烟气 液固两相流：血液流动 液液两相流：两种不相溶的液体，油水混合物
.
1.2 气相介质含量
1.2.1 定义
气相介质含量表示两相流中气相所占的份额。
1.2.2 几种表示方式
1.质量含气率x 单位时间内，流过通道某一截面的两相流体总质量
M中气相所占的比例份额。 xM M M MM
式中，M 、 M分 别表示气相和液相的质量流量，kg/s。 那么，质量含液率(湿度)可以表示为
(2),和x的关系MM M1 11xx
（1-12）
A
1
a AA
11xW
x W
.
（1-13）
在两相流动系统中，两相之间会因物性不同(如密 度)存在不同程度的滑动。引入滑速比S的概念，则两相 之间滑动的大小可以表示为
S W W
显然，对于单组分的两相流， PPcr,
W W ,S1 , W W ,S 1 , W W ,S1 ,
气相真实平均速度, m/s：
WV AM A G
液相： MWA
气相： MWA
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折算速度：又称容积流密度，又称为表观质量
流速（superficial flow flux）, 定义为单位流道
截面上的两相流容积流量，m/s。它也表示两相流的平
均速度。
JV AV AV AJgJf
式中，Jg为气相折算速度，表示两相介质中气相单独流
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第一章 两相流基本参数及其 计算方 法
1.1 基本概念 1.2 气相介质含量 1.3 两相流的流量和流速 1.4 两相介质密度及比容
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1.1 基本概念
1.物态：在某一条件下，物质存在的一种状态。 常见的物态是气态、液态和固态。有时物态 也称之为相，常见的物质三态也称为：气相、 液相、固相。
过同一通道时的速度,m/s.
Jg
VVW
A A
2.容积流量、相速度和折算速度
总容积流量：单位时间内，流过通道任一流通 截面的气液混合物的总的容积，m3/s。
VVVMM
液相容积流量， m3/s ：
V M
气相容积流量, m3/s ：
V M
.
M V
M V
2.容积流量、相速度和折算速度
液相真实平均速度，m/s：
WV AM A 1 G
平时成绩
出勤率
作业
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知识问答
参考教材：
《两相流与沸腾传热》，徐济鋆编，原子能 出版社。
《两相流与传热》D.巴特沃思等编，陈学俊， 陈听宽，曹柏林译，原子能出版社。 《两相流与沸腾传热》，鲁钟琪编，清华大 学出版社。
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课程目录
第一章 两相流基本参数及其计算方法（4学时） 第二章 两相流的流型和流型图（6学时） 第三章 两相流的基本方程（4学时） 第四章 截面含气率的计算（8学时） 第五章 直管的两相流压降计算（10学时） 第六章 两相流局部压降计算（2学时） 第七章 两相临界流动（4学时） 第八章 两相流流动不稳定性（2学时）
4.截面含气率α 又称为空泡份额。指两相流某一截面上，气相
所占截面与总流道截面之比。
A A
A AA 式中， A， 分A 别 表示气相和液相所占的流道
截面积，m2。同理，截面含液率（1-α)
1 A
A
.
(1)和的区别
是容积流量比，表示流过通道的气相容积份额；
是体积比，表示存在于通道中的气相容积份额。
当 iis,x1,tts，过热蒸汽，单相汽体。
.
3.容积含气率β 指单位时间内流过某一截面的两相总容积中，气
相所占的比例份额。
V V
V VV
式中，V ，V 分别表示气相和液相介质的容积流量，
m3/s。那么，容积含液率（1-β）
1V V
V VV
由定义，可以推出质量含气率x与β的关系
xx1x .
判断：下列体系哪些是单相的？哪些是 两相的？ 1、水和水蒸汽 4、有沙粒的小溪 2、盐水溶液 5、油水混合物 3、氢气和氮气 6、水和冰
.
1.1 基本概念
2.相：通常指某一系统中具有相同成份且物理、 化学性质完全均匀部分，各相之间有明显 的界面。
3.辨别单相体系与两相体系 是否系统内各部分的性质均匀 是否存在明显的相间界面
M M 1x
M . MM
2.热力学含汽率x （干度）
又称为热平衡含汽率，它是由热平衡方程定义的含 汽率。在有热量输入的两相流系统中，可以根据输入 的热量得到汽相的含量。
（1）热力学平衡（thermodynamic equilibrium)
系统内即无压力梯度和温度梯度，且该系统内所有
共存相内也无化学势梯度时的状态。满足力学平衡、
热平衡和化学平衡。
（2）热平衡方程
饱和水焓
汽化潜热
i is rx
式中，i是流道某截面上两相流体的焓值，那么
x
i
i
' s
.r
（3）讨论
当 iis,x0,tts，两相流动处于欠饱和态，
过冷（欠热）沸腾或单相；
当is i is ,0x 1 ,t ts，两相流动处于饱和
沸腾，这时热平衡含汽率等于质量含汽率；
气液两相流
主 讲： 谷 海 峰 学 院：核科学与技术学院 Email ： guhaifeng@
2010.03
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课程简介
学时：40 学时 学分：2.5 性质：专业基础课
反应堆热工水力、核动力设备
流体力学 传热学 工程热力学
两相流动 与传热
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考核方式：
闭卷答题+平时成绩