Кольцевые двухфазные течения

КОЛЬЦЕВЫЕ ДВУХФАЗНЫЕ ТЕЧЕНИЯ [c.326]

Зависимость (7.42) решает проблему замкнутого математического описания кольцевых двухфазных течений. Использование соотношений для т ,, Тр истинного объемного паросодержания и коэффициентов трения преобразует уравнение (7.37) в алгебраическое уравнение (10-й степени) относительно безразмерной толщины пленки bid. При заданных расходах фаз, т.е. при известных приведенных скоростях, решение такого уравнения выполняется достаточно простыми стандартными методами на персональном компьютере. (Возможно и существенное упрощение этого уравнения, путем отбрасывания членов со старшими степенями малой величины bid.) При найденном значении толщины пленки из (7.35) несложно находится градиент давления. В [42] и [30] приводятся примеры успешного применения такой методики. [c.330]

Модель раздельного течения представляет собой нечастый случай, при котором реальная картина газожидкостного течения воспроизводится в модели достаточно точно. Взаимодействие газового (парового) потока со стекающей пленкой жидкости, кольцевые двухфазные потоки, в которых преобладающая часть жидкости течет в виде тонкой пленки по стенке, а в ядре потока движется газ, расслоенные течения в горизонтальных каналах — это те задачи, для которых модель раздельного течения вполне уместна. В рамках этой модели уравнения сохранения записываются отдельно для газовой и жидкой фаз, при этом форма границы раздела предполагается известной (плоской или цилиндрической). Реальная картина и в этих видах течений, как правило, намного сложнее той, что принимается в модели (в ней обычно не учитывают наличие жидких капель в потоке газа, волны на межфазной поверхности), но модель раздельного течения здесь, конечно, значительно ближе к реальности, чем гомогенная. [c.17]

Из качественного описания характерных структур двухфазных потоков ясно, насколько важно правильно идентифицировать эти структуры при расчете гидравлического сопротивления и теплообмена. Представляется очевидным, например, что при расчетах пузырькового и дисперсно-кольцевого режимов невозможно исходить из одинаковой модели. В настоящее время разработано множество методов определения границ режимов двухфазных течений (что само по себе свидетельствует об отсутствии общепринятой методики расчета). Обычно используется двумерная система координат, позволяющая на плоскости изобразить области, относящиеся к различным структурам. Координаты у разных авторов различны. Во многих случаях они размерны, что предопределяет их использование лишь для конкретных сис- [c.303]

В дисперсно-кольцевом режиме течения двухфазной смеси жидкая пленка на стенке может стать столь тонкой, что в ней невозможно достичь перегрева жидкости на стенке, необходимого для образования паровых пузырьков. В этом случае кипение сменяется режимом испарения с поверхности пленки. К сожалению, непреодоленные сложности моделирования дисперсно-кольцевых течений при наличии уноса и осаждения жидких капель не позволяют сегодня с достаточной уверенностью предсказать границу перехода от пузырькового кипения к режиму испарения пленки. В качестве приближенной оценки этой границы и, следовательно, применимости формул (8.18) и (8.19) можно принять условие ф < 0,75. При этом истинное объемное паросодержание ф рассчитывается по рекомендациям гл. 7 для адиабатных двухфазных потоков. [c.359]

С. С. Кутателадзе [3] была получена теоретическая зависимость, позволяющая производить расчет потерь напора на трение при кольцевом режиме течения двухфазного потока в трубах с зернистой шероховатостью. Проведенные по этой формуле расчеты показали, что величина шероховатости стенок весьма слабо влияет на величину отношения Лр ф/Ард, т. е. воздействие шероховатости на гидравлическое сопротивление проявляется одинаковым образом как на однофазном, так и на двухфазном потоках. Однако этот вывод требует экспериментального обоснования, так как в ходе теоретического решения были сделаны существенные допущения, в частности не учитывался процесс волнообразования на границе раздела между жидкостью и газом. [c.120]

Рис. 1. Схема кольцевого режима течения двухфазной смеси в плоском канале.

В [12, 13] было показано, что в области развитого кипения и зоне испарения пристенной жидкостной пленки имеются три основных фактора, интенсифицирующие теплообмен при движении двухфазного потока в каналах. Это удельный тепловой поток q, скорость циркуляции Wq и скорость движения парового ядра w . В зависимости от характера течения двухфазного потока степень влияния каждого из отмеченных выше факторов может проявляться различным образом. В области малых весовых расходов и паросодержаний преобладающую роль играет тепловая нагрузка. С ростом весового расхода двухфазного потока заметное влияние на коэффициент теплоотдачи Ядф начинает оказывать наряду с q и скорость циркуляции Wq. Наконец, в области высоких паросодержаний (дисперсно-кольцевой режим течения) коэффициент теплоотдачи интенсифицируется из-за турбулизирующего воздействия парового ядра потока. [c.195]

Выделяют несколько режимов течения двухфазного потока пузырьковый, снарядный, эмульсионный, дисперсно-кольцевой, дисперсный, а в горизонтальных трубах — еще и поршневой, волновой и расслоенный режимы. Все же главными, основными следует считать пузырьковый, дисперсно-кольцевой и дисперсный режим. Узкий интервал между пузырьковым и дисперсно-кольцевым режимами течения занимают снарядный (пробковый) и эмульсионный режимы. Эта область по сути дела является переходной. [c.159]

Подобно тому, как в однофазном потоке ламинарный и турбулентный режимы течения характеризуются определенными профилями скорости и температуры, режимы двухфазных течений характеризуются определенными профилями паросодержания и объемного расхода, т. е. значениями q и скорости всплытия пара. Эти результаты подтверждаются довольно обширными измерениями и наблюдениями, проведенными в опытах на фреоне-22 [20, 21]. Было обнаружено, что для каждого режима течения линейная зависимость, определяемая уравнением (10), находится в хорошем соответствии с экспериментальными данными (см., например, фиг. 3, которая заимствована из [20]). Из этого графика можно также видеть, что пузырьковому и эмульсионному режимам течения соответствуют одинаковые значения q и Vgj, а при переходе к кольцевому режиму течения эти значения изменяются. Для определения режимов течения и последующего представления данных в виде графика измеренных значений Vg в зависимости от (j) были использованы данные фотографического исследования. [c.73]

РАЗРУШЕНИЕ И ВЫСЫХАНИЕ ПЛЕНКИ ЖИДКОСТИ ПРИ КОЛЬЦЕВОМ РЕЖИМЕ ДВУХФАЗНОГО ТЕЧЕНИЯ i) [c.188]

ВЛИЯНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ВДОЛЬ ОСИ ТРУБЫ НА КРИТИЧЕСКИЙ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК ПРИ КОЛЬЦЕВОМ РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЯ ДВУХФАЗНОЙ СМЕСИ [c.213]

Применению гомогенной модели для оценки потерь давления на трение парожидкостных потоков ОРТ в змеевиках препятствует ряд обстоятельств. Так, по данным визуального исследования [П21 при кольцевом режиме течения газожидкостного потока в змеевике скорости скольжения фаз достигают больших значений. Более поздними экспериментами [401, а также в работе [1331 подтверждается этот факт. По-видимому, основное допущение гомогенной модели о равенстве линейных скоростей пара и жидкости не выполняется для большинства режимов течения двухфазного потока в змеевике, а применимо только для сравнительно узкой области относительных массовых паросодержаний, лежащих в пределах О. .. 0,3, в которой еще сохраняется пузырьковый режим течения. [c.61]

С ростом относительных массовых паросодержаний х от малых значений до близких к единице структура двухфазного потока меняется от пузырьковой до дисперсной. Этот последний режим течения мы исключаем из рассмотрения и ограничиваем анализ кольцевым режимом течения. [c.66]

Изотермические двухкомпонентные потоки. Исследования режимов течения двухфазных сред первоначально проводились в связи с нуждами нефтяной и химической промышленностей при малых давлениях и в изотермических условиях. Было установлено, что для вертикальных труб в основе режимов течения лежат четыре основные структуры (рис. 2.1) пузырьковый поток, в котором газовая фаза диспергирована в виде дискретных пузырей в непрерывной жидкости (см. рис. 2.1, а) снарядный режим течения, где большие порции газа (снаряды) периодически чередуются с жидкими пробками, внутри которых существуют мелкие пузыри (см. рис. 2.1, б) кольцевая структура течения, в которой жидкая фаза движется вдоль стенок канала в виде кольцевой пленки, а в ядре потока находится газ, поверхность пленки может быть покрыта сложной системой волн (см. рис. 2.1, в) капельный поток, в котором основная часть жидкости движется в виде дискретных капель в газовом континууме, а на стенке течет тонкая пленка жидкости, расход которой составляет несколько процентов от общего расхода (см. рис. 2.1, г). [c.38]

Изложенная модель кольцевого потока не учитывает обмен каплями между жидкой пленкой и газовым ядром. Как справедливо утверждается в [97], понимание действительной картины процессов срыва и осаждения капель, а также механизмов межфазного трения еще далеко не достигнуто. Хотя согласно [61, 83] расчеты параметров кольцевых двухфазных течений на основе уравнений (1.238), (1.242а) согласуются с большим массивом опытных данных, в некоторых случаях погрешность в определении гидравлического сопротивления достигает 100 % [95]. [c.100]

Автором в [14] предложена система гидромеханических уравнений (обобщающая результаты А. Н. Крайко и Л. Е. Стернина [9]) двухфазной дисперсной смеси, в которой могут происходить фазовые переходы. В следующей работе [15] эти представления обобщаются на случай полидисперсной смеси, а в работе Б. И. Нигма-тулина[13]на случай дисперсно-кольцевого режима течения газожидкостной смеси. Гидродинамика ламинарных течений в трубах смесей вязких жидкостей рассмотрена Д. Ф. Файзуллаевым [26]. [c.27]

Однако решение такой задачи, даже если форма всех межфазных поверхностей известна (чего обычно не бывает), практически невозможно. Поэтому применение модели сплошйой среды для описания двухфазных течений газожидкостной смеси ограничено лишь случаями достаточно простой геометрий межфазной поверхности (например, случаи кольцевого и расслоенного течений, см. разд. 5.4). [c.186]

Наконец, необходимо упомянуть, что при температуре стенки трубы, превышающей температуру предельного перегрева жидкости (температура спинодали), режимы течения со сплошной пленкой пара на стенке могут существовать при наличии сплошного жидкого стержня в ядре потока. Это наблюдается, например, при подаче криожидкости (азота, кислорода, водорода, 1елия, сжиженного природного газа) в теплую трубу, находящуюся при комнатной температуре сходная картина возникает в экспериментах, моделирующих послеаварийное охлаждение твэлов ядерного реактора, когда в трубу с температурой около 1000 °С подается вода комнатной температуры (так называемое повторное смачивание — rewetting). При малых объемных паросодержаниях в этих случаях возникает стержневой, или обращенный кольцевой режим течения двухфазного потока жидкий стержень, отделенный от стенки паровой пленкой. [c.339]

Укажем, наконец, что двухфазное течение в охлаждаемых трубах (конденсация движущегося в трубе пара) характеризуется уменьшением скорости смеси по длине канала по этой причине его структура очень сильно зависит от ориентации канала. В вертикальных охлаждаемых каналах устойчивое течение практически возможно лишь для опускного парожидкостного потока, так как при встречном движении пленки конденсата и пара велика вероятность захлебывания (см. гл. 4). При опускном движении конденсирующегося пара в вертикальной трубе самым естественным и основным является кольцевой режим течения. В горизонтальных трубах при малых скоростях смеси всегда возникают расслоенные структуры. Однако при конденсации жидкая пленка непрерывно образуется по всему периметру канала и затем стекает вниз. Поэтому здесь также наблюдается кольцевая структура с большой и увеличивающейся по длине несимметрией в распределении толщины жидкой пленки по периметру трубы. Большая часть расхода жидкости в направлении течения приходится на нижнюю часть сечения канала — ручейковая структура, тогда как наиболее интенсивная конденсация происходит по верхней части периметра, где пленка конденсата тонкая. [c.340]

Чен-Ше-фу, И беле В. Потери напора и толщина жидкой пленки при кольцевом двухфазном чисто пленочном течении и течениг с образованием эмульсии. Теплопередача , сер. С, 1964, [c.206]

Чен Ш., Ибеле В. Потери напора и толщина жидкой пленки при кольцевом двухфазном чистопленочном течении с образованием эмульсии. — Теплопередача, 1964, Я 1. [c.137]

В течение ряда лет в университетском колледже Купи Мэри проводились псследованпя пленки жидкости, существующей в области высокого паросодерягания при кольцевом режиме двухфазного течения. Эти исследования имеют очень важное значение для решения вопросов, связанных с поддержанием высоких тепловых потоков на поверхности твердого тела, охлаждаемого двухфазной пароводяной средой. В настоящей работе предполагается, что вследствие некоторой нестабильности или флуктуации параметра возникает сухое пятно, и рассматриваются факторы, связанные с сохранением или ростом этого пятна. [c.189]

Сопоставление опытных данных [80 1 с результатами расчетов гидравлического сопротивления по обеим моделям показало, что модель со скольжением фаз дает хорошие результаты при кольцевом режиме течения, а гомогенная — при дисперсном. Кольцевой режим течения по сравнению с дисперсным занимает гораздо большую область относительных массовых паросодержаний двухфазного потока в прямых трубах. Однако, принимая во внимание указанные недостатки метода Локкарта—Мартинелли и большой объем экспериментального материала по гидравлическому сопротивлению двухфазных пароводяных потоков в прямых трубах, накопленного в нашей стране начиная с 50-х годов и обработанного с применением гомогенной модели, она и была широко использована в различных работах, в частности, в [891. При этом взаимосвязь структуры потока с величиной потерь давления учитывается табулированным в зависимости от х, р и ро) поправочным коэффициентом (отдельно для течения с теплоподводом и без него). [c.61]

С изменением режимов течения двухфазного потока происходят изменения и в механизме теплоотдачи. Если при пузырьково.м режиме течения интенсивность переноса теплоты определяется турбулизацией пристенного пограничного слоя образующимися при кипении паровыми пузырьками, то при кольцевом режиме течения она обусловливается турбулентным обменом, возникающим при движении двухфазного потока [741. Между этими двумя режимахми течения располагается группа режимов, теплоотдача при которых осуществляется за счет одновременного действия механизмов поверхностного кипения и вынужденной конвекции. [c.66]

Исследования в работах [74, 99] показали, что интенсивность теплоотдачи при движении двухфазного потока в прямых трубах определяется следующими тремя факторами плотностью теплового потока q скоростью циркуляции соо и приведенной скоростью двухфазного потока сосм- В [18] отмечается, что в области малых значений х и массовых расходов теплоносителя, которым соответствуют пузырьковый и снарядный режимы течения, основную роль в интенсификации теплоотдачи играет плотность теплового потока. С ростом массовых расходов заметное влияние на теплоотдачу начинает оказывать скорость циркуляции, а при дисперсно-кольцевом и кольцевом режимах течения превалирующее влияние оказывает приведенная скорость течения. [c.67]

В сборках активной зоны кипящего ядерного реактора и парогенераторе реализуются различные структуры двухфазных течений — от пузырькового до дисперсно-кольцевого. Структура двухфазного потока является одной из важнейших его характеристик, поэтому неудивительно, что в литературе встречается большое число публикаций, посвященных этому вопросу. Это работы советских ученых С. И. Костерина [2.1] по воздухо-водяным потокам в горизонтальных, наклонных и вертикальных трубах, М. А. Стыриковича [2.2] по течению пароводяной смеси в вертикальных, горизонтальных и наклонных обогреваемых и адиабатических трубах и зарубежные исследования О. Бейкера [2.3] на воздухомасляных потоках в горизонтальных трубах, Дж. Хьюитта (1965 г.) в пароводяном потоке в вертикальных трубах и другие работы. [c.38]

Влияние шероховатости каналов на теплообмен в эакризжной области. Для интенсификации теплообменных процессов в пристеночной области течения для однофазных потоков, где сосредоточено основное термическое сопротивление, давно и успешно используются искусственные шероховатости различного профиля. В работе [4.100], например, высоту турбулизаторов рекомендуется делать равной толщине пристеночного сдоя, в котором срабатывается 99% полного температурного нанора. Естественно, что и при дисперсно-кольцевом режиме течения двухфазных потоков шероховатость также повысит эффективность теплообмена. При этом можно ожидать, что шероховатость будет не только дополнительно турбулизировать пристенный слой, но и способствовать более глубокому проникновению в него капель жидкости, что также приведет к увеличенин> интенсивности теплообмена. [c.184]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...