Виды течений двухфазных потоков жидкости и газа

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 28 из 30Следующая ⇒

При совместном течении жидкости и газа в горизонтальных трубах тип потока определяется объемным расходом и свойствами самого потока.

Экспериментально установлены следующие виды (режимы) истечения (типы потоков) жидкостей с вязкостями μ менее 0,1 Па×с и газами примерно равными плотности воздуха.

1. «Пенное» течение («пенный» поток), при котором пузырьки газа распределены по всей жидкости.

Процесс наблюдается при поверхностных скоростях: для жидкости – 1,5÷4,5 м/с; для газов – 0,3÷3,0 м/с (рис. 8.11,а).

2. «Пузырьковое» течение («пузырьковый» поток) при котором порции жидкости и газа попеременно движутся по верхней части трубы. Имеет место при скоростях жидкости менее 0,6 м/с и газа менее 0,9 м/с (рис. 8.11, b).

3. «Плоское» течение («плоский» или «ровный» поток), при котором жидкость движется по дну трубы, а газ – по гладкой поверхности раздела фаз. Имеет место при поверхностных скоростях жидкости менее 0,15 м/с и газа 0,6÷3,0 м/с (рис. 8.11, с).

4. «Волновое» течение («волновой» поток) аналогично «плоскому», за исключением того, что на поверхности раздела фаз образуются волны, бегущие в направлении движения потока при скоростях жидкости менее 0,3 м/с и примерно 4,5 м/с (рис. 8.11, d).

5. «Поршневое» течение («поршневой» поток) наблюдается, когда порция жидкости периодически подхватывается быстродвижущимся газом и образует пенную пробку, которая проходит по трубе со скоростью большей, чем средняя скорость жидкости.

В этом случае могут происходить интенсивные вибрации магистралей вследствие ударов быстродвижущихся пробок, например, о фитинги (рис. 8.11, е).

6. «Слоистое» течение («слоистый» поток) или («кольцевой» поток), при котором жидкость движется слоем, покрывающим внутреннюю поверхность трубы, а газ – вместе с захваченными каплями жидкости проходит по центральной части трубы. Процесс наблюдается при поверхностных скоростях газа более 6 м/с (рис. 8. 11, f).

7. «Дисперсное» течение («распыленный» или «дисперсный» поток), при котором почти вся жидкость в виде мелких капель захватывается газом. Процесс наблюдается при поверхностных скоростях газа, превышающих 60 м/с (рис. 8.11).

Режимы течения двухфазных потоков представлены на рис.8.11

Рис. 8.11. Режимы течения двухфазных потоков в горизонтальных каналах

а) — расслоенный: б)—волновой; в)—пузырьковый;г) — снарядный; д) — эмульсионный; е) — дисперсно-кольцевой

Режимы течения двухфазного потока в вертикальных каналах представлены на рис. 8.12.

Рис. 8.12. Режимы течения двухфазного потока в вертикальных каналах

а) пузырьковый; б) снарядный; в) эмульсионный; г) дисперсно-кольцевой.

В вертикальных каналах различают пузырьковый, снарядный, эмульсионный и дисперсно-кольцевой режимы.

Пузырьковый режим имеет место при относительно малом паросодержании:

где  – осредненная во времени площадь сечения, приходящаяся на паровую фазу;

 – площадь поперечного сечения канала.

Снарядный (поршневой) режим наблюдается при относительно небольших скоростях потока, небольших давлениях и φ=0,3÷0,7.

Эмульсионный режим характеризуется в среднем достаточно однородной структурой. В отличие от пузырькового режима состоит в том, что в эмульсионном режиме пузырьки имеют неправильную форму.

Дисперсно-кольцевой режим характеризуется тем, что газовая фаза движется в ядре потока, а жидкая в пленке на стенке, и в виде отдельных капель в ядре. Такой режим имеет место, например, при захолаживании трубопровода криогенными жидкостями. Для режима характерны высокие скорости смеси и паросодержание φ=0,9.

8.7.2. Основные определения

Массовый расход двухфазной смеси:

                                                                        (8.28)

где  – массовый расход жидкости;

 – массовый расход газа (пара).

Массовым расходным паросодержанием называется отношение расхода газа к расходу смеси:

                                                                               (8.29)

Объемные расходы фаз находятся из выражений:

- для газа

- для жидкости

Тогда объемный расход смеси равен сумме объемных расходов фаз:

                                                      (8.30)

Отношение объемного расхода пара (газа) к объемному расходу смеси называется объемным расходным паросодержанием:

                                                                       (8.31)

Связь между x и β устанавливается в виде:

                                                                (8.32)

Выделим контрольный объем двухфазной смеси V_СМ, тогда осредненное во времени значение объема паровой (газовой) фазы составит . Отношение осредненного во времени значения объема паровой фазы к контрольному объему смеси называется истинным объемным паросодержанием:

                                                                          (8.33)

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры