Характеристики двухфазного потока.
Характеристики двухфазного потока рассчитываются при известных ĝ и wсм,, которые определяются в основном ????. Рассмотрим движение пароводяной смеси в обогреваемом ????. Соотношение между массами и объемом фаз (жидкость – пар) по L непрерывно изменяется. При установившемся режиме движения двухфазная среда характеризуется постоянным массовым расходом пароводяной смеси через малое сечение. Но в сечении скорости отдельных фаз между собой не равны - отсюда трудности расчета характеристик 2-х фазного потока.
Итак, в обогревательный канал поступает масса жидкости, используя уравнение сплошности и теплового баланса, можно определить Дсм, Дж, Дп и степень сухости (массовое расходное паросодержание) X.
Уравнение сплошности:
Д0= Дж + Дп = Дсм кг/с (7.10)
Уравнение теплого баланса:
Дсм (h – h') = ge (L – Lн.з.) Вт/м (7.11)
Где h , h' – энтальпии пароводяной смеси на выходе из рассм. уч-не и воды в сечении начала закипания, L, Lн.з -????.
Из (7-11) можно записать выражение для энтальпии смеси, h:
h = h' + ge (L – Lн.з.)/ Дсм Дж/кг (7.12)
Дсм * h' – количество тепла переносимого смесью через рассмотренное сечение. Аналогично для воды Дж * h' и пара Дп * (h' + r), тогда –
Дсм * h' = Дж * h' + Дп * (h' + r). - (7.13)
уравнение взаимосвязи между энтальпиями потока и его отдельными фазами.
Под массовым расходом непосредственно понимают –
Х = Дп /Дсм = Дп/Д0 (7.14)
Если разделить левую и правую части (7.13) на Дсм = Д0 и учесть (7.14), то
h = ((Дж+ Дп)*h')/ Д0 + (r* Дп)/ Д0 = h' + r*x → x = (h – h')/r (7.15)
где:
x – энтальпия потока
Дсм (Д0), Дж, Дп характеризует производительность парогенератора ????
Wп = Vп/ƒп = Дп/ ĝ'' * ƒп = (w0 * ƒ)/(V''* ĝ''* ƒп) = w0''(ƒ/ ƒп)
Vп = Дп/ ĝ''
Дп = (W0'' * ƒ)/V''
Wж = Vж/ƒж = Дж/ ĝ'* ƒж = (W0' * ƒ) / (V' * ĝ'* ƒж) = (W0' * ƒ) / (f - f п)
Wж = Дх/ ĝ'
Дх = (W0'*f) / V'
Для проведения гидродинамических расчетов необходимо знать также приведенные скорости пара w0н и воды w' и скорость циркуляции w0.
Приведенная скорость – это отношение объемного расхода каждой фазы на одном участке канала к поперечному сечению канала ƒ
w0н = (Дп * Vн)/ ƒ = Vп/ ƒ
w0' = (Дж * V')/ ƒ = Vж/ ƒ (7.16)
Скорость циркуляции – этоскорость, которую имела бы в данном сечении вода, если бы она проходила через него.
С Дж = Дсм
W0 = (Дсм * V') / f → можно получить новые формулы для Х. (7.17)
т.е. при fканале = const W0 - величина неизменная.
Используя (7.10), из (7.16) и (7.17) следует при f = const
W0* ĝ' = W'0* ĝ' + W''0* ĝ'' = Wсм* ĝсм = const, (7.18)
т.е. W0 = W'0 + W''0 (ĝ'/ ĝ'')
Через массовые характеристики определяем объемные характеристики двухфазного потока:
Объемный расход: Vп = Дп/ ĝ'' и Vж = Дж/ ĝ'
При известных поперечных сечениях, занимаемых каждой фазой, средние действительные по сечению скорости
Wп = Vп / fп = W0'' ( f / fп); Wж = Vж / fж = W0' [ f / (f – fп ) ] (7.21)
Wп ≠ Wж, при опускном движении Wп < Wж. Разница между ними тем больше, чем больше разница плотностей. Разница между Wп и Wж - - скорость скольжения фаз.
Истинное паросодержание, объемное расходное паросодержание, соотношение между
Важной характеристикой является доля сечения занятая паром, называемая истинным паросодержанием смеси.
φ = fп / f используем (7.12) → φ = W0'' / Wг (7.22)
при Дсм = const ↑ Wп ведет к φ ↓ и наоборот Wп ↓ ведет к φ ↑
φ определяют только экспериментально. Если нет по нему данных, то считают упрощенно Wп = Wж,,, при этом Vсм = Vж + Vп.
Тогда вводится новая характеристика объемное расходное паросодержание.
β= Vп / Vсм
Объемное и массовое расходные паросодержания связаны между собой соотношением:
Х / (1 – Х) = (ĝ'' / ĝ') * β / ( 1 – β),
преобразовав относительно β и Х получим:
Β = ( 1 + ((1 – Х) / Х )* ĝ'' / ĝ' )-1 (7.24)
Х = ( 1 + ((1 – β) / β )* ĝ'' / ĝ' )-1 (7.25)
При Х = 0 и β = 0, при Х = 1 и β = 1; при 0 < Х < 1 Х всегда < β, при этом разница между Х и β определяется соотношением ĝ'' / ĝ'.
Обычно зависимость Β = f (Х, Р ), представлена в виде графиков (рис. 7.4 с. 130)
7.3 Гидравлическое сопротивление при движении диффузного потока.
При расчете ΔРг при движении двухфазных потоков в различных каналах обычно упрощают модель потока, принимая скорость скольжения между фазами равной 0 т.е. Wn = Wж. Для такого гомогенного потока при движении в трубах или при продольном обмывании трубных пучков
ΔРг = ΔРг.о. [ 1 + X (ρ" / ρ ' - 1 )], ΔРг.о = (ΔРтрения + ΔРƩместных сопр) ,Па, где ΔРг.о. - гидравлическое сопротивление при движении однофазной среды со скоростью циркуляции W0 и ρ ' при Тs Однако опытные данные по ΔРг отличаются от расчетных по. Поэтому рекомендуется вводить в поправочный коэффициент φ = f (Р, X, W0). Обычно φ приводится в справочной литературе.
W0=Ġ см/(ρ '· f) , где f – поперечное сечение трубы , м2 ;
Ġ см – массовый расход через трубу ,кг/с ;
ρ ' – плотность жидкости при Тs ;
При поперечном обмывании пароводяной смесью трубных пучков
ΔРг.п. = ΔРг.п.о. [ 1 + X (ρ " / ρ ' - 1 )] , Па ; (7.27)
где ΔРг.п.о. определяется по формуле для однофазного потока с использованием скорости циркуляции W0 и ρ ' при Ts.