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1、第二课 两相流动压降计算实用公式及局部压降计算,上海交通大学 核工系,一、实用推荐计算式,长期以来，Lockhart-Martinelli-Nelson模型方法被广泛应用于工程计算，用于拟合单组分或双组分气液两相流动压降与空泡份额数据。随着实验数据的不断积累，已日益显示出该模型并不能概括大量压降数据，存在的偏差较大，某些数据偏差甚至达一个数量级。,由前面的关系式可以看到，通常的实验数据多采用相同的标准条件整理得到，一般仅考虑流道形状、质量流速以及流体物性等条件。而实验数据来自不同的入口条件与流道长度，这类因素影响着流型的展开过程；进一步地，对相变工况，流型又常常是不充展的。因此，学者们致力于寻
2、求更合理的模型方法来概括更多的因素，得到更为合理的经验式。这里我们简要介绍几种其它的压降计算方法。,(1) Baroczy方法Baroczy方法则考虑了压力、质量流速变化，使用加热工况下的实验数据，且适用于多种流体。,Baroczy方法由两组曲线组成：一组曲线以 及 为坐标，以含气率x为参量，适用于质量流速G=1356kg/(m2s)工况，如图所示；,另一组曲线示于图4-6，用于修正其它质量流速下的值，的插值公式与压降梯度计算式分别为Baroczy方法适用于液态金属、制冷介质等流体。是获得广泛应用的经验式之一。其缺点是图线过于复杂。,(2) Chisholm方法Baroczy的质量流速修正因子
3、计算繁琐，而Chisholm则运用较简单的方法考虑质量流速效应。他认为，摩擦压降梯度与两相动量效应有关，均相模型定义的密度不能反映质量流速的影响，因此他用分相模型的动量比容来代替，经过一系列推导，得到,C是由实验数据确定的拟合系数。1973年，Chisholm扩展了实验数据范围，提出下面的经验关系式：这样就为以后的计算机程序化提供了方便,其中，n为摩擦系数式中的Reynolds数的指数幂值，与B分别为,(3) Friedel经验式Friedel在约25000个数据的实验数据库的基础上，比较现有经验式后，提出了下述关系式：对于垂直向上与水平流动,式中,实用推荐计算式的使用,随着两相流动压降计算与
4、实验研究的不断深入，数据不断积累，人们不断比较已发表的各种关系式，在不同范围内，推荐较为适用的计算式。这里给出供比较选择用的计算式推荐表（表4-3）,二、两相局部压降计算,在两相流动的管道系统中常常装有各种异型连接管件，如渐变接头、突扩与突缩接头、弯头、阀门、孔板等，而且这类管件在锅炉、蒸汽发生器、化学反应器等设备中广泛应用。气液混合物流经这些管件时与单相流一样会产生局部损失，对系统流动特性产生很大影响。两相流流经这些管件时的流动工况比流经直管时要复杂得多。因此，要通过理论模型来计算两相局部阻力是非常困难的，目前主要依靠实验的方法。,渐变接头,若流道截面逐渐变化（例如：渐缩管嘴或角度小于7的渐
5、扩管嘴），流道壁面处不出现流动分离现象，则截面变化伴随着动能的增加或减少，从而导致压力降低或增大，在忽略壁面摩擦损失的情况下，这是一种可以恢复的可逆过程，可以运用考虑截面变化的分相模型或均相模型进行计算。,对于均相模型,对于分相模型,突变接头,管道流动截面发生突然扩大或缩小时，流体与管壁发生脱离，产生涡团运动，无法使用渐变接头方法计算。可以结合单相流体通过突变接头的分析模型的假定，用分相模型或均相进行讨论。,（1）突扩接头,所采用的基本假设为： 忽略流道壁面的摩擦效应； 流道壁0-0上的压力； 各相速度均匀分布，截面1-1处的压力分布不受下游截面变化影响。,参看教材的推导，可以得到,假定两相流
6、通过突扩接头时空泡份额保持不变，即，我们就得到Romie公式，,另外从能量转化角度也可以推导出压降计算公式。至于这些公式如何选取，一是根据实际情况决定；二是由使用者自行决定。,（2）突缩接头,许多实验研究表明：汽水混合物通过突缩接头的阻力损失可按均相流模型来计算。,弯头,1967年，Chisholm用下面的式子计算弯头的局部阻力损失，即，,其中，C是气相与液相密度比的函数，它可由下式确定,孔板,气液两相混合物经过具有尖棱的孔板所引起的压降，在流量测量方面具有重要意义；在蒸汽发生器等的设计以及在评定高压回路故障的后果时，对流经孔板的压降的了解也是很重要的。,假定通过孔板的空泡份额不变，Chisholm从考察孔板的流动过程出发，在作了相应的假设之后，Chisholm推荐了如下经验公式,三通与阀门,对于三通、阀门等其它管件研究甚少，可按均相模型计算三通与阀门，即,本次课结束！,
