第三章-多相流流型及判别方法.pptVIP

第三章 多相流流型及判别方法 多相流中各相介质的分布情况称为流型（又称多相流流动结构）。在多相流分析中，最核心的部分是多相流的流型确定。流型不同，多相流动的流动特性和传热、传质性能均不同。下面以石油工业中广泛应用的气—液两相流、液—液两相流、气—液—液三相流的流型分析为例，讨论多相流的流型及其判别方法。 第一节 描述多相流的主要参数及其计算公式 以最常见的气液两相流（其它多相流可类推）为例，描述多相流的各种参数有： 一、流量 （一）质量流量 单位时间内流过管路横截面的流体质量称为质量流量。对于气液两相混输管路有： 第三章 多相流流型及判别方法 （二）体积流量 单位时间内流过管路横截面的流体体积称为体积流量。对于气液两相混输管路有： 二、流速 （一）气相和液相速度 气相速度： 液相速度： （二）气相和液相的折算速度 气相折算速度： 第三章 多相流流型及判别方法 液相折算速度： （三）气液两相混合物速度 （四）气液两相混合物的质量流速 三、滑差和滑动比 滑差： 第三章 多相流流型及判别方法 滑动比： 四、含气率和含液率 （一）质量含气率和质量含液率 质量含气率： 质量含液率： （二）体积含气率和体积含液率 体积含气率 ： 第三章 多相流流型及判别方法 体积含液率： （三）截面含气率和截面含液率（又称持液率） 截面含气率 ： 截面含液率 ： （四）三种含气率间的关系 体积与质量含气率： 第三章 多相流流型及判别方法 对于截面含气率有： 五、两相混合物密度 气液两相混合物密度有两种表示方法： （一）流动密度 （二）真实密度 六、两相混合物粘度 （一）杜克勒（Dukler）计算式： 第三章 多相流流型及判别方法 （二）麦克达姆（MeAdam）计算式： （三）西克奇蒂（Cieccheitti）计算式 （四）阿黑尼厄斯（Arrhenius）计算式 第二节 多相流的各种流型 多相流的流型划分通常有两类方法：一类是按照流体的外观形状来划分；另一类则是根据相的分布特点来划分。通常说来，基于现象描述的划分方法多用第一种，而基于流动机理的划分方法则多用第二种。 第三章 多相流流型及判别方法 图3-1 水平气液两相流流型两类划分方法示意图 一、气液两相流流型 （一）水平或微小倾角（＜5o）管中气液两相流流型 第三章 多相流流型及判别方法 1、水平不加热气液两相流流型 图3-2 水平不加热气液两相流流型 第三章 多相流流型及判别方法 一些学者将过渡区域进一步细分，得到更精细的流型划分图。如埃尔乌斯(Alves)法(8种流型)就另加了两种流型(如图3-3)： 图3-3 埃尔乌斯细分出来的两种流型 2、水平受热蒸发管气液两相流的流型划分 水平蒸发管由于加热，在管中出现相变，其基本流型演变过程为： 图3-4 加热水平蒸发管气液两相流的流型 第三章 多相流流型及判别方法 （二）垂直上升气液两相流的流型划分 1、垂直上升（立式）不加热气液两相流流型 图3-5 垂直上升不加热气液两相流的流型 第三章 多相流流型及判别方法 2、垂直上升（立式）受热气液两相流流型 同水平蒸发管类似，由于加热，在垂直上升管中出现相变，其基本流型演变过程为： 图3-6 垂直上升受热气液两相流的流型 从图中可以看出，管线在受热后仍保持了垂直管线流型的对称性这一特点。 （三）垂直下降气液两相流的流型划分 图3-7是气液两相流在管中垂直向下流动时的流型示意图。这种环状流动结构和垂直上升气液两相流的环状流型相近，但流向相反。 第三章 多相流流型及判别方法 图3-7 垂直下降气液两相流的流型 （四）倾斜管内气液两相流的流型划分 向下倾斜时，以层状流为主；向上倾斜时，以间歇流为主。通常，当管路 第三章 多相流流型及判别方法 倾角超过30°时，流型变化接近垂直管路的流型。 二、液液两相流流型 （一）水平管液液两相流流型示意图 图3-8 划分较粗略的水平油水两相流流型 第三章 多相流流型及判别方法 在国内，西安交通大学的刘文红等人经过实验，提出了划分更细致的水平管油水两相流的流型图： 图3-9 划分较详细的水平油水两相流流型 第三章 多相流流型及判别方法 （二）垂直上升管的液液两相流流型划分 图3-10 垂直上升油水两相流流型 三、气液液三相流 第三章 多相流流型及判别方法 （一）水平管气液液三相流流型 图3-11 水平管油气水三相流流型