Разработка методов расчета гидродинамических характеристик дисперсно-кольцевых потоков в каналах теплоэнергетических установок

• Автор: Громов, Николай Александрович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 229 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПЩРОДШШМШ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА В ДИСДЕРСНОКОЛЫЩВОМ РЕШМЕ ТЕЧЕНИЯ

1.1.Классификация реяшов течения двухсразных спесей и методы их определения

1.2.Аналитическая модель двухфазного дисперснокольцевого потока в кольцевом канале

1.3.Состояние исследований некоторых гидродинамических характеристик потока .

1.4.Постановка задачи исследования .

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСДЕРШ.ШТАЛЪНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ . .

2.1.Описание экспериментального стенда.

2.2.Определение расхода яидкости в пленке и изме

ренпе гидравлического сопротивлешш

2.3.Измерение осаждения капель из ядра потока .
2.4.Определение критической скорости качала уноса
влаги с поверхности пленки
2.5.Результаты методических экспериментов .
ГЛАВА 3. ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
3.1.Распределение яидкости в концентричных кольцевых каналах
3.2.Влияние эксцентриситета на распределение длдкостиЮО
3.3.Потери давления на тренне.
3.4.Обработка полученных данных по осадцению капель
из ядра потока ИЗ
3.5.Определение критической скорости срыва влаги
с поверхности пленки.
стр.
ГЛАВА 4. ОБОБЩЕНИЕ ЭКСПЕРЖШНТАЛЫШХ ДАННЫХ ДНЯ ПАРО
ГАЭОЗДДКОСТНЫХ ПОТОКОВ . .
4.1.Обобщение результатов по распределению яид
кости.
4.2.Анализ экспериментальных данных по гидравлическому сопротивлению.
4.3.Методика расчета толщин пленок по трехпараметрическому соотношению на основе полученных зависимостей
ВЫВОДЫ . .
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ
ЛИТЕРАТУРА


Поэтому существуют упрощенные математические модели (расчетные схемы) процесса, такие как, например, модели гомогенного /I, / и раздельного течения /I, / , модель потока дрейфа /I/ и т. В наиболее общем виде вопросы течения паро-газожидкостного дисперсно-кольцевого потока в трубах рассмотрены в /, , , / К настоящему времени проведены систематические эксперименты по определению гидродинамических характеристик двухфазных дисперснокольцевых потоков в трубах. Однако, полученные данные недостаточно удовлетворительно переносятся на каналы сложной геометрии. С другой стороны, реальные технологические каналы в виде продольно обтекаемых пучков стержней сложны для экспериментального исследования структуры двухфазного потока. Объектом изучения служит, как правило, ячейка такого канала. В последнее время все большее внимание привлекает схема разбиения пучка на ячейки, по которой ячейка ограничена с одной стороны поверхностью обтекаемого стержня, а с другой условной поверхностью, проходящей через линии касательных напряжений в межстержневом пространстве. В этом случае результаты исследований двухфазных потоков в кольцевых каналах могут быть использованы для расчета на базе ячеистой модели характеристик потока в пучках стержней. Дисперсно-кольцевой режим течения двухфазного потока в кольцевом канале характеризуется совместным движением ядра потока, состоящего из газа (пара) и диспергированных в нем капель влаги, и пристенных жидких пленок на наружной и внутренней поверхностях канала. В дальнейшем для краткости будем называть эти поверхности соответственно поверхностями трубы и стержня. На основании представлений о дисперсно-кольцевых потоках, разработанных в/ - / , для одномерного стационарного случая течения запишем дифференциальные уравнения сохранения масс, импульсов в проекции на ось симметрии вертикального кольцевого канала и энергии для каждой составляющей смеси, обозначая параметры, относящиеся соответственно к газу (пару), жидкой пленке на трубе, каплям и жидкой пленке на стержне, индексами 1,2,3 и 4 внизу. Уг. Угз - Уз/¦+Ул - Узг + Ум - У*^ (1. Г)ч/У? У/у - Уу/ * Уз? О . У'//з + Ум(*- 2/2)? У*,/ (7у, ~ 1Я) +У/ч (2/,~ 2/,у) -у*, У'у,; (I*2. У,ч(У/ч-У) г Узч(1Г3ч-у*)+у? М/-№*У? У + У + х5у = У -площадь поперечного сечения кольцевого канала; У^(^Я^УУ) ~ средняя плотность у. Ф-Л)З, г? У/г ҐКг-Гг +/> (7/г - Уг/)(р? У/іЄ/з - Уз/Єз/ + Угз Єгз ~У3гЄзг Р У*! При выводе стационарных уравнений (1. Массовые силы и картина течения симметричны относительно прямолинейной оси канала. При выводе основных уравнений для каждой составляющей смеси использовалось предположение об однородности давления по сечению канала. Система дифференциальных уравнений (І. Таким образом, для замыкания полученной системы уравнений (І. К основным гидродинамическим характеристикам двухфазного дисперсно-кольцевого потока можно отнести такие, как гидравлическое сопротивление, истинное паро-газосодержание, расход жидкости в пленке, толщину и волновые характеристики пленки, интенсивности массообмена между составляющими смеси. Сопротивление двухфазного потока исследовалось во многих экспериментальных и теоретических работах, по результатам которых разработаны эмпирические и полуэмпирические методы расчета гидравлического сопротивления. Для анализа полных потерь давления в большинстве случаев привлекаются уравнения баланса количества движения и энергии для моделей гомогенного и раздельного течения. Р + Л г)^5 =РЛ 2 (І. З.І. У? ; ? Vе, Уд - местные удельные массовые расходы и линейные скорости фаз; у - местная плотность смеси. Баланс энергии для единичной массы двухфазной смеси, протекающей через площадь с/У от ? V/ + 0,5 (ї-х)Уе]*-р (1. В этом уравнении Р - потери энергии на трение; й/ - работа; х - местное газосодержание) V-* объем. Применение уравнений (1*3. Для упрощения этих уравнений используются модели раздельного и гомогенного течения составляющих смеси. Подробно эти модели рассмотрены в /1/ . Фазы текут раздельно, жидкая фаза занимает площадь поперечного сечения (I - ^ ) «У , а газовая УУ (л - истинное объемное газосодержание). Касательное напряжение постоянно по всему периметру канала. Проинтегрировав уравнение (1. Л_г+ /¦_*! I гд ? Щ и ^ .