Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Гомогеииая модель. Простой, физически ясный и дающий удовлетворительные результаты метод .Расчета зкачеиий тьи даеттак называемая гомогенния модель двухфазного потока, согласно которой двухфазный поток рассматривается как однородная жидкость с плотностью РЕ н средней скоростью течения в»и. Тогда = — Р в [! + г). (!.197) ком ° т/ Р— Р 8 0[ Р» Коэффициент трения $»и в пузырьковом, снарядном и эмульсионном режимах течения рассчитывается как для одиофазиого потока жидкости по формулам табл.
1.7, причем число Рейнольдса можно приближенно рассчитывать как Ве»и= =Р'вь)7/)ь'. При турбулентном течении удоилетворительиые результаты получаются, если припять $»и 0,02, что соответствует развитому турбулентному течению жидкости в гладких трубах [53). Формула (!.197) может быть представлена в другом виде: л тр том Рси Р— Р" — = — = 1+ „г, (!.197а) Дртр где тр — касательное напряжение па стенке при течении в том же канале однофазной жидкости с расходом Оси) др'р, дртор— перепады давления в канале эа счет трения в двухфазном н одиафазиом потоке (Ар=Як/./11, где Д вЂ” длниа канала).
Согласно гомогенной модели потери на тре. ние в двухфазном потоке с увеличением парасодержания' растут линейно н при полном испарении жидкости (х 1) ДР "/дРоть Р'/Р". Однако физически оправдано применение формул (!.!97) и (1.197 а) в потоках с гомогеняой структурой, т. е. при пузырьковом и эмульсиониом режимах течения, при ф(0,7. При этомсоотношения гомогенной модели (1.197) или (1.197 а) хорошо согласуются с опытными данными при больших скоростях спеси (змульсиоиный режим течения), а при малых скоростях смеси дают заиижеияые значеяия т»» (для пароводяиых потоков при некоторых режимах иа 50 н более процентов), Лучший результат достигается, если прянять = — р, Р„, (1.
!976) см 8 причем плотность смеси Р рассчитывается по первой из формул (1.189), а истинное паросадержание ф — по формулам (1.!95 а) и (1.192). Гидравлическое сопратииление в дисперсно-кольцевом потоке, Для восходящего Механика жидкости и газа Рази. 1 106 ведливо эмпирическое соотношение (24] дисперсно-кольцевого режима течения спра- ведливы соотношения (33] ГЬР (1.203) др 4т, дг Р— 26 ' (1.198) тг = 'г + д (Р' — Р ') 6 где бр,— перепад давления в двухфазном потоке; брс — перепад давления в однофазыом потоке жидкости, имеющей скорость во.
формула (1.203) применима прн где тг н т — касательные напряжения на свободной поверхности пленки н на стенке соответствеыно; 6 — толщина пленки; Р— диаметр канала. Истинное объемное паросодержание 1р = ( — ), (1. 199) расчета истинного объемного паросодержания используется формула (! — р)=']г АР,УЛр . (!.204) если не учитывать расход жидкости в виде капель в газовом ядре. Касательное напряжение на стенке $ Рва т„=— (1.200) 8 (1 — 1р) . Коэффициент трения на межфазной поверхности согласно ]53] можно рассчитывать по соотношению Е Р воl Р' — р" Арта=6, — — ~1+ф — х). см м р (1 . 205) $1 = ЕВ ~1 + йг — 1, (1.202) 2 РР всм брм = ьм 2 где коэффициент местното сопротивления ьм можно приближенно выбирать в соответствии с табл. 1.8, 1.9. Для пароводяных потоков значеыия ь» приводятся в ]34].
$1 = 0,02(! + 3006/Р). (1.202а) 1.16. ПАРОЖИДКОСТНЫЕ ПОТОКИ В УСЛОВИЯХ ТЕПЛООБМЕНА !.1В.1. изменение пАРАметРОЕ потокА ПО ДЛИНЕ ОИОГРЕВАЕМОГО КАНАЛА Характерные области, В обогреваемых трубах среднемассовая энтальпня потока ыепрерывно растет по длине канала. Если поток термически равновесный, то массоное расходное паросодержание х одноз- < — 1й.г —Ђ , Де' > 40 и ламинарном течении жидкости в пленке. При этом для где 5 — коэффициент трения на границе жидкая пленка — стенка, определяемый по соотношениям табл, 1.7 в зависимости от Не' Р'во Р/!г'. Касательное напряжение на поверхности пленки с Ь Рво — — (!.201) 8 96 где 5с — коэффициент трения газового потока в гладком канале, определяемый по значениям Ие =Р воР/)з ° Значение А» согласно опытным данным может быть прянято равным 300.
Поскольку восходящее кольцевое течение возможно лишь при значительных скоро"° Р в,"1 стях газа (при ггс=,, > 1 в Н(Р' — Р") Р большинстве случаев можно принять $с =0,02, так что для $; получают1 Соотношения (!.!98) — (1.202 а) позволяют рассчитывать истинное объемное паросодержание и гидравлическое сопротивление восходящего кольцевого газожидкостного потока, хотя при ручном счете такая процедура весьма громоздка, ибо сопряжена с решением уравнения б-й степенн относительно 5, к которому преобразуется второе нз равеыств (!.!98) после подстановки в него значений т1 и т При большых приведенных скоростях газа для дисперсно-кольцевого режима течении спра- Для пароводяных потоков истинное объемное паросодержание в дисперснокольпевом режиме может быть также найдено по номограммам рис.
1.97. Нормативный метод (34]. Метод основан на использовании гомогенной модели при любых режимах течения, т. е. во всем диапазоне паросодержаний прн 0<хсС 1, При этом на основе опытных данных для пароводяных потоков вводится так называемый относительный коэффициент гидравлического сопротивления ф (25. 43], так что искомый перепад давления находится как Значение ф находят по номограммам рис. 1.99, б (см. п, 1.!6.3), Местные сопротивления в двухфазных потоках (вход н выход в трубу, повороты. разветвления, арматура, изменение сечения и т. п.) рассчитываются на осыове соотношения (1.56), т, е. для гомогенного потока 107 Паросиидносгные погони в условиях геалообиена 6 1.16 иачио связано со средиемассовой эятальпией потока й 1 = 1" х+ 1' (1 — х) = 1'+ хг, (1.206) где р и !и — эитальпии жидкости и пара яа ливии иасыщеяия; г=ги — Р— теплота парообразоваиия.
В общем случае поток может быть иеравиовесиым, так что массовое расходное паросодержаиие потока ие совпадает с величиной, определяемой формулой (1.206). Тогда величину, получающуюся из условия теплового балаиса хб = () — 1')1г, (1.207) называют отиосительиой эитальпией потока, ила балансовым паросодержаиием.
Его следует отличать от действительного зиачеиия массового расходного паросодержаиия х (см. п. 1.16.1). Значения хе могут быть, очевядио, и отрицательными. Если иа вход в обогреваемый каиал поступает жидкость, ие догретая до температуры насыщения Т„ то по длине капала можно выделить следующие характерные области[24, 32[: Область 1 (рис, 1.98) — область одиофазиого коивективиого теплообмеиа, внутри которой можно, в свою очередь, выделить участки тепловой и гидродинамической стабилизации.
Расчет параметров потока в втой области проводится в соответствии с рекомендациями п. 2.6.3. В конце области 1 температура степки каиала достягает зиачеяяя Т. (которому соответствует эитальпия жидкости иа липин иасыщеиия У), О б л а с т ь П охватывает участок каиала от сечения, где температура стенки Т достигла Т„ до сечения, где тем или иным методом зафиксировано начало кипения, т. е. действительиое паросодержаиие в канале стало отличным от пуля. Температура степки и конце области П равиа температуре начала кипения Т„.„ (см. п. 2.10.2), Т =Т,.,)Т„а средиемассовая эитальпия потока ! остается меньше эитальпяи насыщения !', т, е.
жидкость в среднем по-прежиему ие догрета до Т,. Параметры потока в области П с достаточной точиостью можае рассчитывать (как и в области 1) по формулам аднофазиого теплообмеяа (см. п. 2.6.3). Очевидио, что в областях 1 и П отиосительиая эитальпия хз(0. О б л а с т ь П1 расположена между сечеиием иачала кипения и сечением, где средиемассовая эитальпия потока стаяовится равиой эитальпии насыщения, т.
е. ха=О. В области ПТ поток является существеяио иеравиовесиым: отиосительиая эятальпия потока хс остается отрицательной, тогда как расходное массовое паросодержаиие х (я соответствующее ему истинное объемное паросодержаиие ф) уже отличны от пуля и наличие паровой фазы в потоке обиаруживается эксперимеи- Рис. 1.98. Режимы течения и изменение параметров потока по длине обогреваемого капала.
тальяо. Внутри этой области ииогда выделяют сечение (сечеиие А — рис. 1.98), соответствующее иачалу интенсивного парообразоваиия [32), после которого заметка повышается иитеисивиость теплоотдачи, возрастает гидравлическое сопротивление, а температура стенки либо остается постоянной, либо даже несколько умеиьшается. Граница областей П1 и 1У ие отражает каких-либо физических изменений, происходящих с потоком. Область 1У иачииается в сечеиии с хе=О и закаячивается сечением, характеризующимся тем, что средияя температура жидкости становится равной Т„после чего поток становится практически термически равиовесяым.
Внутри области 1У выделяют сечение Б, в котором смыкаются пристенные двухфазвые слои. При этом, одиако, во всей области 1У, иесмотря иа то, что средиемассовая эитальпия стаиовится больше эитальпии иасыщеиия (хс>0), поток остается иеравиовесиым: иасыщеияый пар движется с иедогретой жидкостью. В области 1У режим течения смеси, как правило, пузырьковый или эмульсиоииый. Область У вЂ” это область равновесного течения смеси, иачииающаяся от сечеиия, где средяяя температура жцдкости сравиялась с Т„ и заканчивающаяся сечеиием, где наступает новая иеравиоьесиость: в потоке движутся перегретый пар и вода при температуре иасыщеиия.
В втой области проксходит последовательная смеиа режимов течения — от пузырькового к эмульсиояиому и далее к дисперсно-кольцевому. (Сиарядиый режим течения возиикает обычно в равновесных потоках при небольших скоростях смеси и отиосительио низких давлеииях — для воды близких к атмосферному.) Значения х и хз в области У совпадают. Область УТ вЂ” это область закризисиого течения смеси (см п. 2.10.3), где поток обычно является иеравиовесиым Разд. 1 Механика жидкости и гази 1а,з ',р Бег аег Р )С )( ае4 Реэ дП О д (капли жидкости в перегретом паре), причем эта неравиовесиость может быть очень существенной — большие перегревы пара относительно 7,. Прн очень балыках значениях теплового потока на стенке возможна так называемая двойная иеравиозесностеи недогретая жидкость в перегретом паре. Внутри области У1 может находиться сечение В, в котором хе 1, хотя действительное значение х( 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
