垂直流动阻液倒流现象与流型过渡判别.PPT

* 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 2.阻液，倒流现象与流型过渡判别 1)阻液条件 目前广泛应用Wallis的阻液条件经验式： 经验曲线如下所示： 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 2.阻液，倒流现象与流型过渡判别 1)阻液条件 当重力影响比粘性影响大得多时， 相当大，则m=1。流道若为钝边进出口，C取值为 ，若流道为锐边进出口时，C值为0.725。当重力影响较粘性影响小且可忽略时， 值小，则可用近似式 计算，钝边进出口的流道C=0.725。Wallis经验式与实验的比较如图： 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 2.阻液，倒流现象与流型过渡判别 1)阻液条件 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 2.阻液，倒流现象与流型过渡判别 2)倒流条件 倒流现象基本在一固定的气相折算速度下发生。 Wallis关系式： Pushkina和Sorokin关系式： 当实验介质为空气和水， 管道直径6 ～309mm， 常温0.1MPa， 极限速度15.8m/s时 实验与经验式的比较图： 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 2.阻液，倒流现象与流型过渡判别 2)倒流条件 Wallis和Kou提出修正关系式： ， Jones和Zuber提出的关系式： ，K为气泡上升速度关系式中的常数： 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 2.阻液，倒流现象与流型过渡判别 3)弹状流与搅拌流之间的过渡 Nicklin与Davidson首先指出了阻液现 象与弹状流-搅拌流过渡有关。如图所示， 通过任一截面的总体积流量为两体积流量 之和 。气块通过A-A时气体体积 流量： ，则液相体积流量： 只要 为负值，则表明该局部截面处液 体向下流动，构成降落膜流，即弹状流。 增大 或 出现搅拌流。 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 2.阻液，倒流现象与流型过渡判别 4)环状流与搅拌流之间的过渡 Hewitt等人研究了一定液相流量下垂直同向向上环状流动的压降梯度和气相体积流量之间的关系，结果如下图： AB段内，随 减少， 单调下降， 到达B点出现最小值。BC段内， 出现脉动变化，且出现最大负值 剪切力。倒流过渡点 可以把 倒流条件看做为环状流区的下极 限点。 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 3.其他判别方法 1)泡状流与弹状流之间的过渡 在泡状流动下单个气泡作无规则的运动，存在着有限大的碰撞聚合成大气泡的概率。这种概率大小与气泡数量，流动时间以及一些偶然因素有关。如果流道足够长，气泡终会聚合，因为可以将泡状流看做一种过渡流型。 Radovcich和 Moissis 认为，当α=0.3时达到转变为 弹状流的过渡值。 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 3.其他判别方法 2)环状流与弥散环状流之间的过渡 这两种流型间难以用观测法直接准确识别。Bennett等人的实验表明，过渡分别发生在 约为1.05m/s和1.35m/s处。Wallis获得的高液流率 下的经验式为： 弥散环状流一般出现在 和 区域。 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 4.系统暂态过程中的流型 1)Sakagachi空气-水实验 Sakagachi等人通过使空气或水的流量发生阶跃变化来观察流型过渡特性。 当水流量发生阶跃变化而流体流量不变时，暂态过程中的流型总是与最终状态流型一致。 空气流量阶跃变化而液体流量不变时，会发生与最终状态流型不同的暂态流型。 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 4.系统暂态过程中的流型 2) Prassinos和Liao的失水试验 Prassinos和Liao将LOFT失水试验测定的流型与Mandhane等人的流型图做了比较，讲暂态流型分为米散流和间歇流。在比稳态流型数据低得多的流量下出现环状流过渡。 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 4.系统暂态过程中的流型 3) Ishii和Mishima Ishii和Mishima认为采用气体和液体体积流量确定流型过渡准则不适用于快速变化暂态过程流型判别和入口区的流型判别，应当使用空泡份额和流通面积作为参数更为适合。 2.4 流型过渡准则 2.4.3 垂直流动 4.系统暂态过程中的流型 4) Teitel等人的半理论方法 Te