Потери энергии в двухфазном поток

В дальнейшем ограничимся рассмотрением таких видов потерь давления в двухфазном потоке, которые вызываются только наличием сил трения и объемных сил тяжести. Для этого проанализируем стационарное, стабилизированное, одномерное течение адиабатического, несжимаемого двухфазного потока кольцевого типа без волнообразования на границе раздела фаз в плоском канале постоянного сечения (рис. 1). В этих условиях потерями напора вследствие ускорения потока, наличия местных сопротивлений и прочими видами потерь напора можно пренебречь, за исключением потерь давления на трение и нивелирного напора. При движении этого потока в условиях отсутствия сил тяжести (g=0, ближе всего к этим условиям приближается течение двухфазного потока в горизонтальной трубе) полный перепад давления связан в основном только с диссипацией энергии потока вследствие трения. При подъемном (против сил тяжести) движении того же потока в вертикальном канале ( > 0) в дополнение к этим потерям добавляются потери напора, вызываемые необходимостью совершения работы против сил тяжести. Эти дополнительные потери давления обычно принято учитывать с помощью так называемого нивелирного напора. На ранних стадиях изучения двухфазного потока, когда он рассматривался как некоторый гомогенный поток с постоянной по сечению приведенной плотностью P j,(j= Р (1 — Р) + Ч-р"Р, где индексы ш " обозначают соответственно жидкую и газовую фазу р — объемное расходное газосодержание, рекомендовалось [3, 4] вычислять величину удельного нивелирного напора по следующей формуле [c.164]

Движение капель и дополнительные потери кинетической энергии в двухфазных потоках [c.345]

Полные потери кинетической энергии в двухфазном потоке в каналах будут [c.349]

При уменьшении Ср уменьшается доля тепла, идущего на подогрев жидкости, а подогрев жидкости осуществляется с большей разностью температур между греющим и нагреваемым потоками по сравнению с двухфазной областью. Это снижает необратимые потери энергии в процессе теплообмена. [c.7]

По мере испарения капелек в поток паровоздушной смеси непосредственно в ступенях компрессора впрыскивается новая порция распыленной воды, рассчитанная для сжатия смеси в нескольких следующих ступенях, и т. д. При этом общее число впрысков воды, очевидно, равно отношению полной степени повышения давления компрессора к степени повышения давления в нескольких ступенях, на которые рассчитывается отдельный впрыск воды. Такой многоразовый впрыск воды позволяет уменьшить весовое содержание жидкости в двухфазном потоке, и, следовательно, потери энергии на ускорения и дробление капель воды, а также снизить эрозию лопаток компрессора при больших степенях сжатия (см. гл. 3). Полезным оказывается применение промежуточного охлаждения паровоздушной смеси в компрессоре, уменьшающего общий удельный весовой расход воды. [c.11]

Для расчета двухфазных потоков необходимо знать рассогласование скоростей фаз - " = Св/Сп. Величина v в значительной степени определяет структуру и потери энергии в решетках и ступенях турбин, эффективность сепарации влаги из проточных частей турбин влажного пара и пр. [c.130]

В лаборатории турбомашин МЭИ введены в эксплуатацию различные стенды влажного пара, ориентированные на экспериментальное изучение следующих основных задач I) механизма конденсации в равновесных и неравновесных течениях влажного пара при больших скоростях и, в частности, скачковой конденсации 2) механизма и скорости распространения возмущений в двухфазной среде и условий перехода через скорость звука 3) основных свойств дозвуковых и сверхзвуковых течений в каналах различной формы с подробным изучением волн разрежения и скачков уплотнения в эту группу включаются исследования основных энергетических и расходных характеристик сопл, диффузоров и других каналов 4) двухфазного пограничного слоя и пленок, образующихся на поверхностях различных форм 5) течений влажного пара в решетках турбин (плоских, прямых и кольцевых) с подробным изучением структуры потока, углов выхода, коэффициентов расхода и потерь энергии 6) структуры потока и потерь энергии в турбинных ступенях, работающих на влажном паре, с подробным изучением оптимальных условий сепарации влаги из проточной части и явлений эрозии. [c.388]

Потери энергии. В потоках двухфазных сред имеются два основных вида потерь кинетической энергии уменьшение кинетической энергии из-за неравновесности процесса ДАо и необратимые потери [c.15]

Потери давления на трение определяются путем вычитания потерь, вызванных ускорением и гидростатическим напором, из измеренного значения потерь полного давления [в соответствий с уравнением (11-6)]. Применительно к потерям давления в двухфазных криогенных потоках, которые рассматриваются в этом обзоре, местное паросодержание вычисляют из уравнения энергии, основанного на предположении о термодинамическом равновесии, определяя изменение количества движения G Av по потере полного давления [c.251]

В том случае, когда поверхность жидкостной пленки гладкая, гидравлическое сопротивление при течении двухфазного потока практически не зависит от состояния поверхности стенки (шероховатости) рабочего канала, так как основная доля диссипативных потерь энергии происходит на границе между паровым ядром и поверхностью жидкости. Этот режим движения, по-видимому, и имел место в [6], где было показано, что в определенных условиях гидравлическое сопротивление при движении двухфазного потока в каналах с гладкой и шероховатой (А=0.6 мм) поверхностью одинаково. Иную роль может играть шероховатость в тех случаях, когда по поверхности жидкой пленки распространяются волны. В этих условиях бугорки шероховатости могут играть роль своеобразных волноломов , затрудняя течение жидкой пленки и препятствуя образованию волн на ее поверхности. Таким образом, при этом режиме движения двухфазного потока увеличение относительной шероховатости стенок канал может снижать гидравлическое сопротивление. Эти соображения подтверждаются опытными данными, полученными в настоящей работе. При р=80 и 50 ата сопротивление шероховатой трубы приближается к гладкой, а при р=20 ата становится даже существенно ниже гладкой трубы. [c.127]

В координатах is изобары влажного пара представляют собой прямые линии. В связи с этим по отношению к двухфазному потоку не только местный, но и общий (интегральный) коэффициент потери кинетической энергии равен отношению приращений энтропии С == As/As . [c.215]

Ландау и Лифшиц [Л. 28] показали, что в скачке уплотнения однородной среды конденсация принципиально исключена. Иное положение может сложиться при течении двухфазного вещества. В скачках уплотнения происходит выделение тепла, связанное с ударной потерей кинетической энергии. В тех случаях, когда выделившееся количество тепла оказывается недостаточным для нагрева конденсированной части потока до новой равновесной температуры, отвечающей давлению за фронтом разрыва (например, при относительно высокой влажности набегающей среды или в слабых скачках), часть газообразной фазы конденсируется, освобождая недостающее количество тепла. При сравнительно же высоком начальном паросодержании, а также в скачках значительной интенсивности, когда количество выделяющегося тепла превышает его расход на нагрев конденсированной фазы, происходит осушка, а в известных случаях и перегрев пара. [c.236]

К числу газодинамических характеристик решеток относят коэффициент потерь кинетической энергии, угол выхода потока, коэффициент расхода. Эти характеристики определяют как интегральные, осредняя их соответственно по уравнениям сохранения. Такой подход обусловлен неравномерностью распределения скоростей, давлений и плотностей в сечениях перед и за решеткой. В потоках двухфазных сред неравномерность полей газодинамических параметров возрастает, а при использовании уравнений сохранения необходимо учитывать вклад каждой фазы. [c.118]

Рациональным профилированием сопловых решеток можно заметно снизить дополнительные потери кинетической энергии, обусловленные двухфазным пограничным слоем с увеличенным напряжением трения на границе раздела фаз неравновесностью процесса расширения в межлопаточных каналах увеличенными кромочными, а в некоторых случаях и концевыми потерями взаимодействием несущей и жидкой фаз в ядре потока при рассогласовании векторов скорости по значению и направлению. [c.144]

Расчеты показали (см. рис. 1.2), что на изменение давления торможения вдоль сопла наибольшее влияние оказывают степень влажности и коэффициенты скольжения, зависящие от дисперсности и темпа нарастания скорости в сопле, т. е. от его конфузор-ности. Влияние г/о и ко на коэффициенты потерь кинетической энергии значительно (рис. 6.24). Качественно аналогичный результат получен экспериментально. Однако действительные значения t, оказались большими по сравнению с расчетными, так как в расчетах не учитывалась генерация повышенной турбулентности в ядре потока крупными каплями, полидисперсность жидкой фазы, а также влияние двухфазного пограничного слоя. По этой причине опытные значения g оказываются не только более высокими, но и характер зависимостей с(Уо) заметно изменяется. [c.230]

Таким образом, введение поверхностно-активных веществ в парокапельные двухфазные потоки оказывается благоприятным по ряду причин 1) уменьшаются размеры капель, так как интенсифицируются процессы дробления крупных капель и пленок и затрудняется коагуляция капель 2) при определенных условиях снижаются затраты кинетической энергии, связанные с взаимодействием фаз 3) снижаются амплитуды пульсаций в вихревых следах за каплями, движущимися с меньшим скольжением (снижается интенсивность турбулентности) 4) снижается интенсивность волновых процессов на границе раздела фаз (на внешней границе пленок) и как следствие уменьшаются потери кинетической энергии на трение в пограничных слоях 5) уменьшаются [c.311]

Одним из существенных эффектов в камере смешения является трение двухфазного потока о стенки канала. Точный расчет касательных напряжений Tj.p для неравновесного расслоенного двухфазного потока с сильно меняющимися параметрами по длине камеры смешения в настоящее время невозможен. Поэтому предлагается оценивать потери кинетической энергии на трение о стенки канала для потока с пенной структурой, текущего в канале площадью Fp. д с объемным паросодержанием ф, соответствующим [c.143]

Разгон капель связан с диссипацией энергии. По существу она и представляет собой прямую потерю энергии от разгона капель. Но нельзя оставлять без внимания и косвенные потери, возникающие в результате обмена кинетической энергией между однородной частью потока и каплями. Они связаны с изменением кинематики двухфазного потока. Энергия, сообщаемая каплям, имеет различную ценность в зависимости от их скорости и условий работы ступени. При малой скорости капли, пересекающие рабочее колесо, вызывают его торможение, а при достаточно большой скорости — совершают полезную работу. Для однородного потока полезная работа также меняется под влиянием его торможения от разгона капель. В связи с этим трудно разделить потери от разгона капель и торможения ими колеса. [c.176]

При работе на влажном паре кромочный след играет особую роль. В нем сосредоточено большое количество крупных капель, движущихся с небольшой скоростью относительно пара. Выравнивание поля скоростей за решеткой связано с затратой значительной энергии на разгон капель. Поэтому профильные потери существенно меняются в зависимости от места измерения. Пока еще нет надежных опытных данных по выравниванию двухфазного потока за решеткой. [c.198]

Коэффициент проскальзывания в сечении О—Rq, а следовательно, и -fo можно определить, предполагая, что, как и при течении однофазной среды, сужение двухфазного потока от сечения i, где поток еще стабилизирован и величина fj может быть рассчитана но формулам для каналов, до сечения О происходит без потерь. Поэтому энергии газовой фазы в сечениях 1 яО равны, как равны энергии жидкой фазы. Исходя из этого условия, можно получить следующее уравнение для расчета Rq [c.151]

Расчет проточных частей турбин базируется на использовании основных уравнений сохранения энергии, количества движения и массы. Скорости потока и баланс потерь определяются из уравнений энергии, силовое воздействие потока на лопатки — из уравнений количества движения, а геометрические размеры — на основании уравнений неразрывности. Для рассмотрения особенностей потоков двухфазных сред в -проточных частях турбин примем некоторые необходимые для теоретического анализа и расчета предпосылки и допущения. [c.6]

При исследовании турбинных решеток, работающих на влажном паре, важной задачей является определение коэффициентов потерь энергии, расходных характеристик, у. лов выхода потока, а также структуры двухфазной среды. Исследования перечисленных характеристик проводятся при переменных геометрических размерах решеток (шагах г, углах установки Uy и т. д.), что в конечном итоге позволит наметить пути оптимизации решеток. [c.77]

Кроме дополнительных потерь на трение в двухфазном пограничном слое ( 12.6) в потоках.капельной структуры уменьшение кинетической энергии несущей фазы происходит из-за неравновесности процесса и межфазного взаимодействия в ядре. Сюда относятся затраты энергии на разгон капель в конфузорных течениях, а также на реализацию тепло- и массообмена между фазами. Определим вначале потери кинетической энергии, вызванные рассогласованием скоростей пара и капель, т. е, механическим взаимодействием фаз. Для этого воспользуемся уравнением движения капли [7, 18] [c.345]

В настоящее время не существует определенного мнения о величине скорости движения газа в двухфазном восходящем (вертикальном) потоке. Однако скорость такого газового потока имеет большое практическое значение. Скорость должна быть предельно минимальной, так как с ее увеличением при прочих равных условиях потеря напора возрастает в квадратичной зависимости, а расход энергии примерно в третьей степени. В то же время недостаточно высокая скорость может вызвать так называемый провал. [c.44]

Рассмотрим теперь изменение давления и температуры торможения в двухфазном течении. Пусть до некоторой точки в сопле происходит равновесное течение смеси. Тогда в точке потока с заданным статическим давлением, скоростью и температурой давление торможения определяется по газодинамическим формулам для фиктивного газа, т. е. р1 = р/л МР), при этом ро давление торможения в ресивере. Если теперь осуществить обратный процесс торможения смеси таким образом, чтобы кинетическая энергия частиц и газа превратилась в тепловую, то при нулевой скорости давлепие торможения будет равно р1- Однако, если осуществить торможение лишь газовой фазы, сохраняя скорость и температуру частиц неизменными и равными их значениям в рассматриваемой точке, т. е. осуществить изоэнтропическое, но замороженное торможение, то давление торможения ро в точке с нулевой скоростью будет меньше Ро- Потери полного давления можно определить по формуле [c.299]

Рассмотрим некоторые экспериментальные стенды, включенные в схему лаборатории МЭИ. Рабочая часть установки для исследования характеристик сопл, на влажном паре методом взвешивания реактивной силы (рис. 2.2) была выполнена с однокомпонентными газодинамическими весами и присоединялась к увлажнителям стенда I (рис. 2.1). Установка предназначалась для проведения физических исследований осесимметричных двухфазных течений и определения коэффициентов тяги, расхода и потерь кинетической энергии. Равноплечий рычаг 2 жесткой конструкции подвешен с помощью упругого шарнира (ленточного креста) в сварном корпусе. На рычага на одинаковом расстоянии от точки опоры размещены два идентичных стакана, связанных с увлажнителем стенда двумя гибкими сильфонами большого внутреннего диаметра. В стаканы устанавливают исследуемые объекты. Кинематическая схема весов позволяет, во-первых, полностью освободить силоизмеритель от измерения побочного усилия, создаваемого перепадом статических давлений на стаканах и, во-вторых, получать характеристики сопл при одном заглушенном стакане и сравнительные характеристики, сли сопла установлены в обоих стаканах. Рычаги 1 и 8 предназначены для присоединения к ним силоизмерителей и индикаторов перемещения рычага 2. Измерение реактивной силы осуществляется компенсационным (нулевым) методом. Рассматриваемая рабочая часть оснащена весами высокого класса точности и другими приборами для пневмометрических и оптических исследований потока. [c.23]

В лаборатории турбомашин МЭИ используются различные стенды влажнога водяного пара, ориентированные на изучение 1) условий подобия и моделирования двухфазных течений в различных каналах и в элементах проточной части турбин АЭС 2) механизмов скачковой и вихревой конденсации пара в соплах каналах и решетках турбин при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях 3) влияния периодической нестационарности и турбулентности на процессы образования дискретной фазы, взаимодействия фаз и интегральные характеристики потоков 4) двухфазного пограничного слоя и пленок в безградиентных и градиентных течениях 5) механизма и скорости распространения возмущений в двухфазной среде, а также критических режимов в различных каналах в стационарных и нестационарных потоках 6) основных свойств и характеристик дозвуковых и сверхзвуковых течений в соплах, диффузорах, трубах, отверстиях и щелях 7) влияния тепло- и массообмена на характеристики потоков в различных каналах 8) течений влажного пара в решетках турбин с подробным изучением структуры потока и газодинамических характеристик 9) структуре потока, потерь энергии и эрозионного процесса в турбинных ступенях, работающих на влажном паре 10) рабочего процесса двухфазных струйных аппаратов (эжекторов i и инжекторов). [c.22]

В сопловых потоках можно проследить условия фазовых переходов при значительных отрицательных градиентах давления, выявить влияние двухфазности на структуру конфузорного течения и потери кинетической энергии. Особое значение имеют анализ условий перехода через критическую скорость и оценка влияния влажности на форму линии (поверхности) перехода и, следовательно, на расходные характеристики. [c.206]

Для определения R и гидравлических потерь при сужении предлагается следующая модель течения двухфазного потока через диафрагму, которая применима и для случаев внезапного сужения и входа. Жидкая фаза, обладающая большей инерцией по сравнению с газовой, сосредоточивается в углах, образуемых передней стенкой диафрагмы и стенкой канала. Под действием радиальной составляющей скорости жидкость у передней стенки диафрагмы движется к центру потока и в районе входной кромки отверстия дробится на капли набегающим с большой скоростью двухфазным потоком. Этот поток разгоняет получившиеся капли жидкости от сечения О до сечения С и теряет при этом часть энергии. Это и есть потери при сужении потока д/геуи- От сечения С до сечения 2 двухфазный поток расширяется, и гидравлические потери на этом участке могут быть вычислены как потери при [c.151]

Учитывая также то, что из-за механические и теплового взаимодействия фаз в реальных условиях двухфазной среды эсегда имеют место потери кинетической энергии, можно сделать вывод о том, что в этом случае показатель изоэнтропы утрачивает то значение, которое он имеет в расчетах потоков гомогенных сред, и в общем случае не является критерием подобия. [c.18]

До настоящего времени накоплено мало экспериментального материала по исследованию неподвижных и вращающихся решеток на влажном паре. Отсутствуют надежные данные, характеризующие структуру потока двухфазной среды, механизм образования потерь энергии, а также изменение основных аэродинамических характеристик решеток в достаточно широком диапазоне режимных и геометрических параметров. Особый недостаток ощущается в опытных и теоретическях исследованиях дисперсности и скоростей жидкой фазы в решетках турбинных ступеней. Для расчета экономичности проточных частей турбин, эрозии лопаток и сепарации влаги необходимо знать траектории движения капель, их взаимодействие с неподвижными и вращающимися лопаткамц, долю влаги, остающуюся на поверхностях в виде пленок, характер двил ения этих пленок под воздействием парового потока, центробежных и кориолисовых сил. Естественно, что отсутствие пе речис-лениых данных не позволяет решать задачи выбора оптимальных профилей сопловых и рабочих решеток, работающих на влажном паре. Следовательно, накопление опытных материалов, полученных методами дифференцированного изучения физических особенностей процесса, представляет большой теоретический и практический интерес. [c.50]

Следует отметить, что в формулах (4-19) и (4-20) Ag —приращение потерь кинетической энергии паровой фазы, а Aai p — приращение угла выхода, осреднеиного по количеству движения двухфазного потока. [c.95]

Поток влажного пара в соплах имеет потери, не отраженные коэффициентом скорости, полученным по фиг. 13 для перегретого пара. По мере изменения состояния пара в связи с динамикой процесса в турбине начальное состояние перегретого пара может перейти в среду влажного пара. При начальной конденсации появляющиеся капельки влаги имеют ту же скорость, что и пар, но при дальнейшем падении давления их скорость отстает от скорости пара. Присутствие влажных капель понижает скорость пара, так как капли получают ускорение за счет расхода кинетической энергии. Понижение скорости в дополнение к вязкостным эффектам ведет к понижению скорости двухфазной смеси. Исходя из этого Гудинаф дает следующее выражение для изменения коэффициента скорости, полученного по фиг. 13, имея в виду учет дополнительных сопротивлений влажной паровой среды. Предлагаемый им коэффициент скорости для влажного пара имеет такой вид [c.34]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...