第四章(第二次課)-兩相流動局部壓降課件

第二課兩相流動壓降計算實用公式及局部壓降計算

上海交通大學核工系第二課兩相流動壓降計算實用公式及局部壓降計算1一、實用推薦計算式

長期以來，Lockhart-Martinelli-Nelson模型方法被廣泛應(yīng)用于工程計算，用于擬合單組分或雙組分氣液兩相流動壓降與空泡份額數(shù)據(jù)。隨著實驗數(shù)據(jù)的不斷積累，已日益顯示出該模型并不能概括大量壓降數(shù)據(jù)，存在的偏差較大，某些數(shù)據(jù)偏差甚至達一個數(shù)量級。一、實用推薦計算式長期以來，Lockhart-Martin2由前面的關(guān)系式可以看到，通常的實驗數(shù)據(jù)多采用相同的標準條件整理得到，一般僅考慮流道形狀、質(zhì)量流速以及流體物性等條件。而實驗數(shù)據(jù)來自不同的入口條件與流道長度，這類因素影響著流型的展開過程；進一步地，對相變工況，流型又常常是不充展的。因此，學者們致力于尋求更合理的模型方法來概括更多的因素，得到更為合理的經(jīng)驗式。這里我們簡要介紹幾種其它的壓降計算方法。由前面的關(guān)系式可以看到，通常的實驗數(shù)據(jù)多采用相同的標準條件整3(1)Baroczy方法Baroczy方法則考慮了壓力、質(zhì)量流速變化，使用加熱工況下的實驗數(shù)據(jù)，且適用于多種流體。(1)Baroczy方法4Baroczy方法由兩組曲線組成：一組曲線以及為坐標，以含氣率x為參量，適用于質(zhì)量流速G=1356kg/(m2s)工況，如圖所示；Baroczy方法由兩組曲線組成：一組曲線以及5另一組曲線示于圖4-6，用于修正其它質(zhì)量流速下的值，的插值公式與壓降梯度計算式分別為Baroczy方法適用于液態(tài)金屬、制冷介質(zhì)等流體。是獲得廣泛應(yīng)用的經(jīng)驗式之一。其缺點是圖線過于復雜。另一組曲線示于圖4-6，用于修正其它質(zhì)量流速下的值，的插值6(2)Chisholm方法Baroczy的質(zhì)量流速修正因子計算繁瑣，而Chisholm則運用較簡單的方法考慮質(zhì)量流速效應(yīng)。他認為，摩擦壓降梯度與兩相動量效應(yīng)有關(guān)，均相模型定義的密度不能反映質(zhì)量流速的影響，因此他用分相模型的動量比容來代替，經(jīng)過一系列推導，得到(2)Chisholm方法7C是由實驗數(shù)據(jù)確定的擬合系數(shù)。1973年，Chisholm擴展了實驗數(shù)據(jù)范圍，提出下面的經(jīng)驗關(guān)系式：這樣就為以后的計算機程序化提供了方便第四章(第二次課)--兩相流動局部壓降ppt課件8其中，n為摩擦系數(shù)式中的Reynolds數(shù)的指數(shù)冪值，與B分別為其中，n為摩擦系數(shù)式中的Reynolds數(shù)的指數(shù)冪值，與B9(3)Friedel經(jīng)驗式Friedel在約25000個數(shù)據(jù)的實驗數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，比較現(xiàn)有經(jīng)驗式后，提出了下述關(guān)系式：對于垂直向上與水平流動(3)Friedel經(jīng)驗式10式中式中11實用推薦計算式的使用

隨著兩相流動壓降計算與實驗研究的不斷深入，數(shù)據(jù)不斷積累，人們不斷比較已發(fā)表的各種關(guān)系式，在不同范圍內(nèi)，推薦較為適用的計算式。這里給出供比較選擇用的計算式推薦表（表4-3）實用推薦計算式的使用隨著兩相流動壓降計算與實驗研究的不斷深12二、兩相局部壓降計算

在兩相流動的管道系統(tǒng)中常常裝有各種異型連接管件，如漸變接頭、突擴與突縮接頭、彎頭、閥門、孔板等，而且這類管件在鍋爐、蒸汽發(fā)生器、化學反應(yīng)器等設(shè)備中廣泛應(yīng)用。氣液混合物流經(jīng)這些管件時與單相流一樣會產(chǎn)生局部損失，對系統(tǒng)流動特性產(chǎn)生很大影響。兩相流流經(jīng)這些管件時的流動工況比流經(jīng)直管時要復雜得多。因此，要通過理論模型來計算兩相局部阻力是非常困難的，目前主要依靠實驗的方法。二、兩相局部壓降計算在兩相流動的管道系統(tǒng)中常常裝有各種異型13漸變接頭

若流道截面逐漸變化（例如：漸縮管嘴或角度小于7的漸擴管嘴），流道壁面處不出現(xiàn)流動分離現(xiàn)象，則截面變化伴隨著動能的增加或減少，從而導致壓力降低或增大，在忽略壁面摩擦損失的情況下，這是一種可以恢復的可逆過程，可以運用考慮截面變化的分相模型或均相模型進行計算。漸變接頭若流道截面逐漸變化（例如：漸縮管嘴或角度小于7的14對于均相模型對于均相模型15對于分相模型對于分相模型16突變接頭

管道流動截面發(fā)生突然擴大或縮小時，流體與管壁發(fā)生脫離，產(chǎn)生渦團運動，無法使用漸變接頭方法計算。可以結(jié)合單相流體通過突變接頭的分析模型的假定，用分相模型或均相進行討論。突變接頭管道流動截面發(fā)生突然擴大或縮小時，流體與管壁發(fā)生脫17（1）突擴接頭

所采用的基本假設(shè)為：①忽略流道壁面的摩擦效應(yīng)；②流道壁0-0上的壓力；③各相速度均勻分布，截面1-1處的壓力分布不受下游截面變化影響。（1）突擴接頭所采用的基本假設(shè)為：①忽略流道壁面的摩擦效18參看教材的推導，可以得到參看教材的推導，可以得到19假定兩相流通過突擴接頭時空泡份額保持不變，即，我們就得到Romie公式，假定兩相流通過突擴接頭時空泡份額保持不變，即，我們就得到Ro20另外從能量轉(zhuǎn)化角度也可以推導出壓降計算公式。至于這些公式如何選取，一是根據(jù)實際情況決定；二是由使用者自行決定。另外從能量轉(zhuǎn)化角度也可以推導出壓降計算公式。21（2）突縮接頭

許多實驗研究表明：汽水混合物通過突縮接頭的阻力損失可按均相流模型來計算。（2）突縮接頭許多實驗研究表明：汽水混合物通過突縮接頭的阻22彎頭

1967年，Chisholm用下面的式子計算彎頭的局部阻力損失，即，彎頭1967年，Chisholm用下面的式子計算彎頭的局部23其中，C是氣相與液相密度比的函數(shù)，它可由下式確定其中，C是氣相與液相密度比的函數(shù)，它可由下式確定24孔板

氣液兩相混合物經(jīng)過具有尖棱的孔板所引起的壓降，在流量測量方面具有重要意義；在蒸汽發(fā)生器等的設(shè)計以及在評定高壓回路故障的后果時，對流經(jīng)孔板的壓降的了解也是很重要的?？装鍤庖簝上嗷旌衔锝?jīng)過具有尖棱的孔板所引起的壓降，在流量測25假定通過孔板的空泡份額不變，Chisholm從考察孔板的流動過程出發(fā)，在作了相應(yīng)的假設(shè)之后，Chisholm推薦了如下經(jīng)驗公式假定通過孔板的空泡份額不變，Chi