Критические истечения двухфазных смесей

КРИТИЧЕСКИЕ ИСТЕЧЕНИЯ ДВУХФАЗНЫХ СМЕСЕЙ [c.104]

В целях получения обобщающих зависимостей для критического расхода и критической скорости истечения двухфазной смеси в следующей главе предложен более глубокий анализ существа такого явления, как кризис течения двухфазного потока. [c.70]

После этого все полученные результаты для случая истечения двухфазных смесей, а именно определение критических перепадов давлений, критической скорости и максимального расхода могут быть распространены на смеси газов с жидкостью. [c.82]

Приведенная зависимость может быть использована для определения критических параметров смеси по известным параметрам заторможенного потока. При этом для определения скорости звука, критической скорости истечения и критического расхода двухфазной смеси можно воспользоваться известными зависимостями механики сплошной среды [c.173]

В заключение покажем, что полученное нами ранее уравнение для показателя адиабаты двухфазной смеси может быть применено и к случаю рассмотрения смеси различных химически не реагирующих газов и жидкостей. При этом механизм взаимодействия фаз при критическом истечении смеси будет та- КИМ же, как в случае смеси одного газ а с жидкостью, а показатель адиабаты газовой смеси определится из приведенной ниже зависимости. . [c.81]

На основании всего вышеизложенного можно сделать вывод о том, что во многих интересующих практику случаях двухфазный поток в трансзвуковой области течения представляет собой однородную гомогенную среду, критическую скорость истечения которой можно отождествлять с такой скоростью звуковой волны, за время распространения которой из всех возможных обменных процессов завершается лишь обмен количеством движения, а остальные обменные процессы полностью заморожены . При этом и сама скорость звука, и критическая скорость истечения, и кри-тический расход, и необходимые для определения последних критические параметры смеси могут быть найдены с помощью предложенного здесь показателя адиабаты двухфазной смеси. [c.174]

При этом для показателя изоэнтропы к предложено выражение, которое позволяет не только определять скорость звука на реальной нижней границе дисперсии, но и по известным параметрам заторможенного потока двухфазной смеси определять критические параметры смеси, критический расход и критическую скорость истечения двухфазной смеси. Выражение (2.13) обладает тем преимуществом перед другими известными выражениями для определения скорости звука в двухфазной смеси, что одинаково хорошо описывает скорость распространения возмущения в среде с любой степенью сжимаемости на верхней и нижней границах дисперсии, а также при неполном обмене количеством движения между фазами. Различными будут лишь выражения для показателя изознтропы. Так, например, для идеального газа к = ср/с -, на верхней границе дисперсии звука показатель изоэнтропы смеси равен значению показателя изознтропы сжимаемой фазы, а для термодинамически равновесной скорости звука на нижней границе дисперсии к = (Т/р) (yj p) х y-(dpldT) , Предложенное в [55] выражение для показателя изоэнтропы однородной двухфазной смеси получено в предположении, что фазы являются взаимопроникающими и ведут себя в смеси подобно смеси разнородных газов (Fj. = Уж = см)-В [58] предложено аналогичное выражение для показателя изоэнтропы двухфазной смеси пузырьковой структуры, в которой Уем = Уг + Уж- [c.37]

В связи с изложенным представляется целесообразным именно с этой скоростью звука (кривая5) сопоставить критическую скорость истечения. Для этого прежде всего необходимо уметь определять критические параметры двухфазной смеси по известным параметрам заторможенного потока. В однофазном адиабатном потоке эта задача однозначно решается с помощью показателя адиабаты (изоэнтропы). Рассматривая двухфазную смесь как гомогенную смесь идеального газа и несжимаемой жидкости, полагаем, что в основе механизма обмена количеством движения лежит не вязкое трение, а упругое столкновение молекул газа с частицами конденсированной фазы. Таким образом, разгон жидкой фазы, так же как увеличение скорости газа, осуществляется за счет уменьшения энергии молекул газа. [c.172]

Изложенные идеи совместно с известными положениями механики сплошной среды, прил1ененные к анализу критического режима истечения двухфазной смеси через адиабатный канал, приводят к следующему трансцендентному выражению для показателя адиабаты (изоэнтропы) двухфазной гомогенной смеси [c.173]

Необходимость расчета истечения двухфазных смесей через отверстия и насадки актуальна для различных технических устройств, в частности, для систем аварийной защиты АЭС. Наиболее важной является задача об истечении насыщенной или не-догретой до температуры насыщения жидкости. Истечение такой жидкости сопровождается падением давления ниже локального давления насыщения, что приводит к парообразованию внутри канала. Наличие в потоке сжимаемой фазы создает возможность появления критического режима. Критические режимы истечения двухфазных потоков значительно отличаются от аналогичных режимов при истечении однофазной сжимаемой среды, где наступление критического режима связано с достижением в критическом сечении локальной скорости звука (см. п. 1.11.6). Так, если при однофазном критическом истечении в критическом сечении устанавливается давление, отличное от противодавления Рдр и не изменяющееся при дальнейшем снижении противодавления, то в двухфазном потоке достижение максимального критического расхода смеси не обязательно сопряжено с установлением в критическом сечении давления, не зависящего от противодавления [85]. При достижении максимальной плотности потокау з, , хотя и устанавливается давление р р, отличное от противодавления, но оно зависит от последнего в некотором диапазоне его изменения (рис. 1.92). Само определение скорости звука в двухфазном потоке не является однозначным, ибо оно зависит как от действительной структуры потока, так и от принятой физической модели процесса распространения волны возмущения, причем согласно [85] расчетные скорости звука в зависимости от принятой модели могут отличаться на порядок. [c.104]

Проверить применимость той или иной гидродинамической модели к расчету критических расходов двухфазных смесей в различных условиях истечения можно лишь путем широкого сопоставления результатов численных расчетов с экспериментальными данными не только по расходам, но и по профилям параметров потока вдоль канала. Обычно это сопоставление можно провести только по профилям давления вдоль канала (пример такого сопоставления см. рис. 7.10.6), так как измерения профилей других параметров потока вдоль канала практически отсутствуют. Отметим, что для длинных труб (L> ito) вариации начальных температур и скольжений в их реальном диапазоне на общую картину течения влияют слабо. Значительное влияние на формирование критических условий в выходном сечении трубы могут оказать начальные (на входе z = 0) относительный расход жидкости в пленке Хзо и средний радиус капель а . Эти параметры гораздо медленнее, чем К2, Кз, Тг, Тз, релаксируют к своим стабилизированным значениям. В результате при вариации х о и Яо темпы изменения параметров потока вдоль канала могут быть разными. [c.291]

Анализ показывает, что с увеличением начального давления расход смеси возрастает как за счет увеличения критического. перепада давления, так и вследствие увеличения плотности двухфазной смеси. Нижние граничные кривые представляют собой расходные характеристики, полученные для сухого воздуха, верхние — для случая истечения воды без газа. Расходные характеристики газоводяной смеси занимают промежуточное положение между указанными граничными кривыми и проходят тем круче, чем выше степень недогрева воды до состояния насыщения. По мере увеличения объемного газосодержания характеристики сближаются с расходными характеристиками [c.39]

Промежуточные значения скорости распространения волны возмущения между кривыми/и 5 характеризуют различную степень завершенности процессов тепло- и массообме-на между фазами. Этим диапазоном скоростей, очевидно, исчерпываются возможности гомогенной модели без скольжения. Дальнейшее увеличение скорости распространения возмущения связано с появлением скольжения между фазами (неполнота обмена количеством движения) когда скольжение становится максимальным, скорость звука достигает своего максимального значения, равного скорости звука в чистом паре. В случае однородной двухфазной смеси удельный критический расход и критическая скорость истечения могут быть рассчитаны по формулам [c.74]

Как видно из сопоставления с экспериментальными данными, расчеты, выполненные с помощью найденного уравнения показателя нзо-энтропы двухфазной двухкомпонентной смеси, дают вполне, удовлетворительную сходимость с опытом как в случае определения критической скорости звука в смеси, так и в случае определения критической скорости истечения воздуховодяной смеси через цилиндрические каналы. [c.78]

На рис. 3.1 в качестве примера приведена зависимость показателя изоэнтропы двухкомпонентной газожидкостной смеси двухатомного газа (f j, = 1,4) и несжимаемой жидкости от объемной доли газа в смеси. Полученная зависимость позволяет по известным параметрам заторможенного потока определять критические параметры смеси, критический расход, критическую скорость истечения однородной двухфазной смеси, а также скорость распространения возмущений в однородной двухфазной смеси, если в самой волне возмущения из всех обменных процессов успевает полностью завершиться обмен количеством движения. Как показывают эксперименты [23], вследствие большого градиента давления вблизи критического сечения двухфазная среда в нем явля- [c.56]

Ранее [17] установлено, что при критическом истечении однофазной жидкости влияние сжимаемости ок ывается определяющим при протекании процесса в области, автомодельной по числу Рейнольдса (Re), при этом влияние диссипативных сил в околозвуковой области течения становится исчезающе малым вследствие вырождения турбулентности. Однако практическое использование этого эффекта в трубах при движении в них однофазных сред проблематично, прежде всего, из-за большой скорости звука в таких средах. Кроме того, влияние этого эффекта при движении однофазной среды реализуется лишь на очень коротком участке трубы, примыкающем к выходному сечению трубы, так как скорость звука в адиабатном канале постоянного сечения при движении в нем однофазной среды достигается лишь один раз на выходе из канала. Иначе обстоит дело со скоростью звука в двухфазном потоке как показано в [55], при одних и тех же параметрах торможения в зависимости от структуры двухфазного потока и степени термического и механического равновесия фаз в нем скорость звука может меняться в очень широких пределах. Кроме того, в настоящее время теоретически обоснован и экспериментально подтвержден тот факт, что скорость звука в двухфазном потоке при определенном соотношении фаз может оказаться на два порядка ниже, чем в жидкой фазе. Таким образом, трансзвуковой режим течения может быть достигнут на конечном участке длины трубопровода при умеренных значениях скорости звука (несколько десятков и даже несколько метров в секунду). В этом случае коэффициент сопротивления является функцией не только вязкости потока, но и его сжимаемости, определяемой числом Маха. Более того, при движении с околозвуковой скоростью влияние wi nnaTHBHbLX сил становится исчезающее малым вследствие вырождения турбулентности. Уменьшение потерь на трение при больших массовых расходах отмечалось в опытах при движении двухфазной смеси в замкнутых контурах циркуляции [32]. Таким образом, при критическом истечении влияние сжимаемости [c.119]

Задача выявления особенностей формирования критического режима течения в высоковлажной двухфазной смеси возникла в последние годы в связи с анализом теплогидродинамических процессов, происходящих в реакторном контуре в связи с его разгерметизацией. При этом исследовались прежде всего каналы постоянного сечения. Вместе с тем предложенные сотрудниками ВТИ им. Дзержинского вставки-ограничители расхода сделали актуальной задачу исследования вскипающего потока в каналах переменного сечения. Названные вставки предназначены для ограничения расхода теплоносителя при разрыве трубопроводов реакторного контура. При этом они должны обладать возможно меньшими гидравлическиМи сопротивлениями в условиях нормальной работы контура. Профиль используемых вставок выполнен в виде сопла Лаваля с плавно сужающейся входной частью и коническим диффузором. Между тем имеющиеся экспериментальные данные говорят о том, что при истечении насыщенной и тем более недогретой до насыщения воды через каналы, имеющие традиционный профиль сопла Лаваля, жидкость на выходе оказывается перегретой и испарение ее происходит практически за пределами канала. При этом расход воды через сопло оказывается близким к гидравлическому. Таким образом, снижение расхода воды через вставки по сравнению с расходом ее истечении через полное сечение разрыва происходит лишь за счет уменьшения проходного сечения. В то же время расход через вставки можно бьшо бы уменьшить еще почти на порядок, если бы обеспечить в них критический режим истечения вскипа- [c.145]

Анализируются условия формирования кризиса движения в потоке двухфазной смеси. Предлагается выражение для показателя адиабаты (пзоэптропы) двухфазной смеси, позволяющее по известным параметрам заторможенного потока определять критические параметры смеси, расход и критическую скорость истечения. Приводится сопоставление расчетных и экспериментальных данных. Биб.т. — И назв., ил. — 4. [c.248]

В части II продолжено систематическое изложение механики и теплофизики различных многофазных сред, в том числе пузырьковых жидкостей, газо- и парожидкостных потоков смесей взаимонерастворнмых Нчидкостей в пористых телах. Описаны экспериментальные методы и их результаты, математические постаповки задач и методы их решения. Дапы теории звуковых, ударных и кинематических волн, теория колебательных движений в двухфазных средах, гидравлика и теплообмен газожидкостных потоков, теория кризисов теплообмена, критических истечений, теория фильтрации многофазной жидкости. [c.2]

При рассмотрении стационарного течения двухфазной смеси из большого объема через каналы различной геометрии важной характеристикой потока является критический (максимальный) расход смеси. По определению течение смеси считается критическим, если при фиксированных параметрах торможения и отношении расходов фаз на входе в канал невозможно добиться дальнейшего увеличения расхода смеси за счет понижения давления па выходе из кянала. Соответствующий этим условиям расход называется критическим или максимальным. Знание характеристик критического истечения газожидкостных потоков и потоков вскипающих жидкостей имеет большое значение для оценки последствий аварийной разгерметизации объемов высокого давления, для оценки максимальных расходов через каналы и сопла, в которых осуществляется разгон двухфазной жидкости. [c.274]

Глубокий и всесторонний анализ возможности использования зависимости (3.17) для анализа условий формирования кризиса течения в двухфазном потоке, а также экспериментальное подтверждение ее достоверности достаточно полно представлено в монографии [55]. Здесь в качестве примера приведены лишь некоторые из них. Так, на рис. 3.2 представлено сопоставление расчета критической скорости истечения воздухо-водяного потока по (3.17) с экспериментальными данными работы [16] (кривая 2), а также скорости распространения возмущений в воздухо-водяной среде с данными работы [43] (кривая 1). На рис. 3.3 аналогичное сопоставление выполнено для скорости распространения возмущений в пароводяной смеси, а на рис. 3.4 приведены удельный критический расход вскипающей жидкости, найденный с помощью зависимости (3.17), и рез) льтаты экспериментов, проведенные различными исследователями по истечению насыщенной воды через цилиндрические каналы 6 критический расход и критическая скорость истечения насыщенной жидкости, расчитанные с помощью зависимости для показателя изоэнтропы (3.17), в безразмерной форме могут быть обобщены для различных веществ. При этом форма обобщения является одной из форм проявления закона соответственных состояний (рис. 3.5 и 3.6). [c.58]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...