第3章_两相流的基本方程

第三章两相流的基本方程本章主要内容1.单相流体一元流动基本方程；2.两相流分相流、均相流模型基本方程；3.动量方程的积分形式。0AWAzt一.连续方程3.2单相流体一元流动的基本方程单位时间内流入与流出控制体的质量差等于控制体内质量的增量稳定流动：MAWconstθdzθdzMMMdzzzpg二.动量方程流体流动方向为正0sinhPdpdWgWdzAdz3.2单相流体一元流动的基本方程作用于控制体的合外力等于其动量的变化率合外力：质量力+表面力动量变化率：流入流出控制体的动量控制体内积存流体的动量变化pg三.能量方程sindpdFdWgWdzdzdz流体流动方向为正3.2单相流体一元流动的基本方程单位时间内，控制体内总能量的增量等于加入控制体的热量与外界对其所作功之和。dQdLdE0AWAzt一.连续方程二.动量方程三.能量方程sindpdFdWgWdzdzdz0sinhPdpdWgWdzAdz3.2单相流体一元流动的基本方程3.3两相流分相流模型一元流动的基本方程一.分相流模型的定义及基本假设基本思想：把两相流看成是分开的两股流体流动，把两相分别按单相流处理并计入相间作用，然后将各相的方程加以合并。适用于分层流、波动分层流、环状流等。基本假设：1.两相完全分开流动；2.两相流速不相等；3.一元流动，任一流道截面上压力分布均匀，不考虑流速以及流体物性参数沿管道径向方向的变化。1SWW1;;AAAAAAA微元管段的流动简化模型θdzθdzMMMdzzz二.分相流模型基本方程（一）连续性方程单相气相流入AW流出AWdzAWzAdzt质量变化率AWAWdzAWzAdzt0AWAzt二.分相流模型基本方程（一）连续性方程气相液相两相混合物连续性方程AWAmtz0oAGAtz11AWAmtz相间质量交换率稳定流动时：MMMconst图3-2微元管段的两相流简化模型（二）动量方程液相动量方程气相动量方程02''(1)'(1)sin1'(1)'0hihiiPPpgzAAmWAWAzA02''''''sin('''')1('''')0hihimiPPpgWtAAtAWWAzA分相流模型两相混合物动量方程222001(1)sin'(1)''hPpxxgAGzAAz200sinhMPddpgGdzAdz当两相混合物在等直径直圆管中稳定流动时，A为常数，则动量方程成为Gconst摩擦压降梯度重位压降梯度加速压降梯度图3-2微元管段的两相流简化模型（三）能量方程液相能量方程为222''''(1)''(1)''22(1)''(1)'sin2iihiiihiWWdQAUdzAWUdztzWpAWdzAWgdzPWdzmdzqPdzz气相的能量方程为222''''''''''''''22''''''sin2iihiiiiWWdQAUdzAWUdztzWpAWdzAWgdzPWdzmdzqPdzz稳定流动时，单位质量两相混合物的能量方程22'''(1)(1)sin22omWWdqdxUxUdxxdpgdz2332222(1)sin2'(1)''mmmGdpdFdxxgdzdzdz(1)momdUdxUxUdqpddqdFpd两相混合物的能量方程中，总压降梯度摩擦压降梯度重位压降梯度加速压降梯度内能的增量22sin2mEmmGddpdFgdzdzdz(3-36)一.连续方程二.动量方程三.能量方程两相流分相流模型一元流动的基本方程AGA0tz2sinohmopddpgGdzAdz22sin2mEmmGddpdFgdzdzdz3.4均相流模型的基本方程一、均相流模型的基本思想和基本假设基本思想：通过合理定义两相混合物的平均物性值，把两相流当作具有这种平均特性，遵守单相流体基本方程的均匀介质。基本假设：（1）两相具有相等的速度，即（2）两相之间处于热力学平衡状态；（3）可使用合理确定的单相摩阻系数表征两相流动。m''';1.,=oWWjS二.连续方程MjA=constm定常流动条件下：分相流模型1MWAWAconst均相流模型WWj=单相流MA=constW三.动量方程fgadpdpdpdpdzdzdzdz2sinohmmPddpgGdzAdz2sin,,ohMooHMmpddpgGdzAdz四.能量方程om22-sin2mEmmGddpdFgdzdzdz22222222-sinEmmmmmEmmmmGGdddGdzdzdzddpdFgGdzdzdz则2mmm-sinddpdFgGdzdzdz一.动量方程二.能量方程0sinhPdpdWgWdzAdz2sinohHHPddpgGdzAdz单相均相sindpdFdWgWdzdzdz单相2HHH-sinddpdFgGdzdzdz均相上节内容回顾一.工程上计算压降时常用动量方程的积分形式3.5动量方程的积分形式在分相流模型中222sinsin2fgohmaommmfgmaEmmeeedpdppddpdpghGdzAdzdzdzdzdpdpGdpddpdFgdzdzdzdzdzdz动量方程：能量方程：fohmfmedppdzAdpdFdzdz两相流体与管壁摩擦所引起的机械能损失表示机械能转变成热能所引起的机械能散失，有两部分组成：1.流体与壁面摩擦引起的机械能损失；2.界面由于相对运动引起的机械能损失。二.分相流模型动量方程的积分（二）输入热流不变，均匀加热20000sin(3-55)LLLLfoMfgadpdpdzgdzGddzpppp2sineexxfoMeooeedpLLpdxgdxGxdzx2222111eeaMeeexxpGG（一）绝热流动二.均相流模型动量方程的积分20000sin(3-60)LLLLfmmfgadpdpdzgdzGddzpppp当沿管长均匀加热时，质量含气率x与管长Z存在线性关系。2sineexxfmmeooeedpLLpdxgdxGxdzx对于绝热流动的等截面通道，不存在加速压降，总的压降可以表示为sinLLfmoodppdlgdldz本章小结1.掌握单相流一元流动基本方程的表示形式；2.什么叫均相流模型？基本假设？3.什么叫分相流模型？基本假设？4.稳定流动时，分相流模型和均相流模型基本方程的表示形式；5.什么条件下动量方程和能量方程中的加速压降项相等;6.对于分相流模型而言，为什么用动量方程计算总压降梯度;7.为什么绝热条件下的等截面通道内，加速压降为零;