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气液两相流研究现状

气液两相流研究现状
两相滝的定义妾从相的概念出发.相是指在没有外力作用下*物理、化学性质完全相同*成分相同的均匀物质的顒嗪态*并且相与柑之问有明璃的物理界面*自然界中的物廣通常可分为气相.液相和固袍,单相物质(如气休或液秋)的逹动称为单相流、两榨谎则指的聂两种不同相物质(至少一相为流体)在同i体系中的共同流动|'卩自然界和工程领城中广眨有在着两相流.两相流在莅油、动力、化工、制冷、枚能、冶金、水泥.鴨倩加工、适城、水利、环境保护*建筑及航天等领城荊有潘广楚的应用凹叫按携相的纽昔方式可以将工业中的两相就分为:气液两相流"气固两相流*液因两相谎【"⑶・此外,工程中也将两种不能均匀倔合的液体的女屁流动称为直液荊相流⑴叫
气痕两相流是两相流动中锻为常叽的形或之一,在各种工业领域中广通存在.例如、石描.天然气和低器点液体的传输过程’再如锅妒、沸腾管r净礙器、气液淞合黑、苓液分离器等传热传质设备中的化学物理过程.由于吒液两棺谨中的%榨和藏相都具有可变界面,而气相文具有可压绸性*因此气議两相流被认为是最为复来的一种两相流动I叫
气液两相流可以旅据吒液两相的组分而分为单粗分气液两樹流和克组分气液两相流【叫单组分气液两相流的气液两相为同一种化学庇分的物质.例如,水蕉气和水的甩合物的谨动掲于单组分气克两相逋’单组分气Si两相诫在流动时很携压力变化的不同会发生栢«,即部分就体能汽化为驀汽或部分黨汽癡结为液体.眾组分气痕两相流的气義两相为不同化学成分的两种機廣.例如,空气和水的混合物的流动属于双组分茕簌蒔梱流,双齟分气液菸相流一般在流动时不会发生相变.
与单相潦相比,气液两枸渡有着怦多特点。

气液两相洗各相间的物埋性就(密度*粘度筹)■化学性嵐、相间相对速厘等都畏影响两相渝就动的豐宴因素.此外’由于相界面的存在,通过界面可能发生热矍、质量和动量的传递.气液界面的形状还会随时发生变化, 不同程度的相的衆井也可能会发生,如小气逼并战大吒泡或小就猜井成大菠滴.
总之,气戒两相流本禽存在的这些特性都使得吒菠商相流问題的竝理费得更加困难和崔也【工创
气栽两相流中的气相和液相通常各具有一组流动费量•因而描述九菠两相流的参数要比描述羊相沆的参数多•气液两相流动介质在时问、空间上存在随机分布和相界面的变化, 相问还可能存在相对速度等,除了描述单相流动的券歌如速度、温度、圧力、流量等寥数外,研究者们还引入了一些新的参数对气義两相流动特性进行描述.常见的气液两相流主要参數包括:流型、分相含率、速度.流帑.密度和压力降尊卩切・
(1)流型
流型指的是流体流动过程中相分布的结构咸形式,是两相流动的一个定性的参数.两相流体的传熱、传质特性会受到流型的影响,而且两相流其他歩数的准确测11也在往依赖于对流型的了解.由于气液两相界面形状的随机可麦,便得气液两相流具有复杂多样的涛型.
(2)分相含率
分相含銅指的是两相流体系中各相的分相含量,对于分相含率,各类两相流有臺不同的习慢术语,在气液两相流中分和含率又称为空隙率或含气來,而气因两相流中分相含率则称为空陳度或含固率.分相含望可以表示一段管流按容积.栽面的平均分相含率.也可以炭示局部分相含率.
对于气液两相流而肯,分相含率是指在两相流借逋横我面上气相所占的截面积与管谴横截面总面积之比,表示为:
(IJ> 其中,/为横载面总面积,〃为气相所占的截面积,/0为液相所占截亜积.
当两相流动是定常的均匀流动时,分相含率还可以用管谴中某一长度内气相所占的容积与该段管道的总容积之比,即
(1.2)
A L
其中,卩为管段总体积,岭为吒相所占体积.阶为液相所占体积.
⑶速度
由于气液两相流的相之间存在相对速度,除了以混合流体的平均速度描述外,还采用 分相洗速来叢示.对于气液两相流.分相流速包据吒相折算速度站呛和液相折算速度吟, 定义为分相流量与曾道总截面积之比,分别表示为;
其中,Q 为气相体积流量,@为液相体税流量.
气相实际流連叫与液相实际茨速⑷则定义为是单相流金与单相实际占据的裁面积之 比.分别表示为:
(].5)
(1.6)
(4) 流量
两相流的流1!通常可以采用容积流量或质量流量来进行描述•对于气液甫相這的总质 量流量.定义为舉位时冋内流过任一管适様戏面的代欢混合搁的总质量(叩%相质量流量 与戒相质童流量之和 >;对于气液两相流的总体积流祉,定义为单位时间内流过任一管道 橫截面的气液混合物的总体积(即气相依积流量与裁相体积流畳之和>.
(5) 密度
对于气液两相流动,两相混合物的平均密度也是一个常用参数.通常可根据各相密度 和分相含举等参数计算获御.
(6) 压力降
压力嘩是设计各种存在气液两相流动的工程设备的最基本参数之一•气液两相流的压 力降除了包括摩擦阻力压力降、重位压力降、加速圧力降这三种圧力降以外,在实际工程 领域的管路中,还存在局部阻力压力降,它畏气簌两相流在流经各种阀门、弯头、孔扳豹 文丘里管等管件时产生的压力降.目询r 关于气液那相流压力降已经有不少的硏究工作, 有大:■的a =_a_
A A K + (13)
<1.4)
圧力降计算模型和计算式可供应用同.
除了上述的歩数之外,诸如传热、传质系菽、滑移比尊参数也是两相流中常见的参数, 这些参数对于两相流系沆动特性的分析和研究也都有着重夏的作用卩・v此外,两相流中气泡、義滴或颗粒的尺寸及分布,液廡的厚度等也都是描述两相流动特性的参数卩】・本文硏究中涉及的两相流参数主要为气液两相流的流型、气泡速度和气相含率.。

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