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锅炉水动力学基础 物质的相描述 定义： 某一系统中具有相同成份及相同物理、化学性质的 均匀物质部分，各相间有明显可分的界面。 物质的四种相: 固体，液体，气体，等离子体。 古代定义：土、水、空气、火 物质的相所具有的性质 固体 —— 若不受外界干扰，将永保其形状不变； 液体 —— 在其水平自由面以下与其容器形状相同； 气体和等离子体 —— 不能用边界面包住自己，将充满所能占据的整个空间。 流体 —— 液体、气体和等离子体均不能保持形状不变而具有流动性。 单质或纯物质的相图 多相流的定义和分类 定义： 必须同时考虑物质多相共存且具有明显相界面的混合物流动力学 的 特殊流动问题称为多相流。 在多相流动力学中，所谓的相不仅按物质的状态，而且按化学组成、尺寸和形状等划分。 两相流体的流动模型 均相流模型 假定两相流体流动时混合非常均匀，看作是具有平均流体特性的均质单相流体，汽液两相之间没有相对速度且处于热力学平衡状态。该模型可以应用单相流体的各种方程式，必要时借助于试验系数对方程式进行修正。 适用于泡状流型。 分相流模型 假定两相流体流动时完全分开，它们各自以一种平均流速流动，即两相之间流速不等但已经达到热力动态平衡。这种模型可以对每一相流体写出一组基本方程式，或者将两相的方程式合并在一起，并应用经验关系式建立某一物理量与流动的独立变量之间的关系式。 适用于环状流型。 两相流的基本特征参数 单相流的最基本流动特性参数： 速度、质量流量/体积流量 汽液两相流的流动特征参数可分为两类 由物质平衡或热量平衡方程式算得的参数－流量参数 流体流动时的真实的流动特性参数－实际流动特性参数，由试验确定 流量参数 1、汽水混合物的质量流量Gh 质量流量：单位时间内通过通道总流通截面的流体质量 2、汽水混合物的容积流量Qh 容积流量：单位时间内通过通道总流通截面的流体容积 循环流速 折算速度与混合物速度 质量含汽率和容积含汽率 质量含汽率－在汽水混合物中，蒸汽质量流量所占混合物总质量流量的分额（干度） 容积含汽率－汽水混合物中，蒸汽容积流量所占混合物总容积流量的份额 汽水混合物密度 汽水混合物密度－汽水混合物的质量流量与容积流量之比。 实际流动特性参数 截面含汽率（真实相含率） 汽相的流动在任意流通截面上所占通道截面积与总截面之比 汽水真实速度、相对速度与滑动比 混合物实际密度与实际流速 汽水混合物实际密度：流动瞬间任一流动截面上两相流混合物的密度（测量截面含汽率的一种方法） 汽水混合物实际流速 思考题--证明下式： 汽液两相流体的主要流型 单相流体的流动结构型式在普通流体力学中已进行过广泛的研究，其主要流动型式为层流和湍流 汽水混合物的流动结构型式（简称流型）比较复杂，影响因素有：压力、流量、热负荷、管子几何形状及流动方向。 垂直上升管中汽液两相流流型 受热垂直上升管两相流型 汽水混合物在水平管中流动 单相流体管内流动时的压力降 理想流体压降dp的组成 总阻力 无相变时的管内压力降计算 直管段的压力降 局部阻力引起的压力降 83年水动力计算标准方法 两相流体的局部阻力压力降 两相流体重位压力降(分相流模型) 倾斜上升管 加速压力降 沸腾换热现象 大容器饱和沸腾曲线 复习题 1.两相流动的压力降包括哪几部分？ 2.绘制并描述池沸腾曲线？ 3.池沸腾的主要影响因素有哪些？ 4.受热垂直上升管的主要流型有哪些？各有何特点？ 入口与出口 (1)三种管入口 (2) 管出口（K=1） 扩大与缩小 (1) 突然扩大 (2) 突然缩小 (3) 渐扩管 时,K为极小值 。 弯管和折管 (1) 弯管 (2) 折管 安装导流片后，K 减小80% 。 阀门 关闭时,K→∞ 全开时,K 值：闸阀蝶阀球阀。 图为 曲线。 K 随θ增加而增大。 弯管中发生二次流和分离区 有相变时的压力降计算 方法：将两相流当作单相流计算 汽化段摩擦压力降计算式为(苏联50年代标准)： 均 相 法 ψ 此外还有利用分相流模型著名的M-N计算法有兴趣同学可以参阅汽液两相流的书籍 均相流模型 不同于单相流动，需要查两相流动的局部摩擦系数 目前研究并不充分 垂直上式管 垂直下降管计算方法参见有关手册 管段的出口和进口的单位截面工质流量的动量差值 （一般较小，可忽略，不做计算），均相模型的结果如下： 沸腾的定义：沸腾指液体吸热后在其内部产生汽泡的汽化过程称为沸腾。 沸腾的特点 1 ）液体汽化吸收大量的汽化潜热； 2 ）由于汽泡形成和脱离时带