哈工程两相流

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 （干度） 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。 M M x M M M M M、 式中， 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
(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。
(2) , 和x的关系
M 1 M M 1 x 1 x
（1-12）
A 1 a A A 1 1 x W x W
V V 1 V V V
由定义，可以推出质量含气率x与β 的关系 x x 1 x
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 A A
分别表示气相和液相所占的流道 A 式中， A ， 截面积，m2。同理，截面含液率（1-α ) A 1 A
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
1.1.2 研究气液两相流的目的及解决方法


气液两相流在核能、热能及大量工业设备中广泛 存在，如核反应堆、蒸汽发生器等设备、锅炉、 冷凝器、石油输送管道和气液分离器等。 两相流具有复杂性，多变性的特点，测量手段有 限，两相流的研究充满挑战。 气液两相流是流体力学的一个分支，可在单相流 体力学研究的基础上，考虑气液两相之间的相互 作用，并引入一些两相流动参数，解决两相流现 象中的相关问题。
（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
W S W
Байду номын сангаас
1 1 a 1 1 a S
（1-15）
显然，对于单组分的两相流， PP cr ,
课程目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 两相流基本参数及其计算方法（3学时） 两相流的流型和流型图（4学时） 两相流的基本方程（3学时） 截面含气率的计算（7学时） 直管的两相流压降计算（8学时） 两相流局部压降计算（2学时） 两相临界流动（3学时） 两相流流动不稳定性（2学时）
第一章 两相流基本参数及其计算方 法
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

基本概念 气相介质含量 两相流的流量和流速 两相介质密度及比容 加热通道内沸腾段长度的确定
1.1 基本概念
1. 相：通常指某一系统中具有相同成份和相同物 理、化学性质的均匀物质成份，各相之间有明显 的界面。宏观上可以把物质分为三相：即气相、 液相、固相。 2.单相流：单相物质的流动。 3.两相流：固体、液体、气体三个相中的任何两个 组合在一起、具有相间界面的流动体系。 4.两相流的分类：气液两相流、气固两相流、液固 两相流、液液两相流。 5.多相流
M M 1 x M M M
2.热力学含汽率x
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) 系统内既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、 饱和水焓 汽化潜热 热平衡和化学平衡。 （2）热平衡方程 rx i is
1.1 基本概念
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
1.1.1 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。
课程重点




熟练掌握两相流基本参数的定义，表达式及计算方法。 掌握绝热与非绝热垂直与水平管内各种流型的基本特征， 能用流型图判别流型，了解流型过渡的判别条件。 对截面含气率的三类计算方法有明确的认识，掌握用漂 移流模型计算截面含气率的方法，了解欠热沸腾区截面 含气率的计算过程。 掌握用均相流模型及分相流模型计算直管内的摩擦压降、 重位压降及加速度压降的方法。了解影响摩擦压降的主 要因素。 能计算热平衡条件下受热及不受热流道的两相总压降。 能分别用三个模型计算长孔道内临界质量流速，掌握短 孔道内临界流的特征及临界质量流速的计算。
, x 1, t ts ，过热蒸汽，单相汽体。 当 i is
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 V V 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）
' 式中，i是流道某截面上两相流体的焓值，那么 i is
x
r
（3）讨论
, x 0, t ts ，两相流动处于欠饱和态， 当 i is 过冷（欠热）沸腾或单相；
i is ,0 x 1, t ts ，两相流动处于饱和 当 is
沸腾，这时热平衡含汽率等于质量含汽率；