Гидравлическое сопротивление двухфазных потоков

Полный перепад давления. В инженерной практике используются, как правило, одномерные модели двухфазных потоков.

Перепад давления в направлении оси канала для одномерного двухфазного потока выражается уравнением:

(11.30)

где – касательное напряжение на стенке канала при течении смеси;

- гидравлический диаметр канала;

- проекция ускорения свободного падения на направление .

Первый член уравнения (11.30) отражает потери давления за счет ускорения потока, связанного либо с изменением паросодержания , либо с изменением площади поперечного сечения канала . При адиабатном течении в канале постоянного сечения этот член уравнения равен нулю.

Второй и третий члены правой части уравнения (11.30) выражают соответственно потери давления на трение и на работу против массовых сил. При умеренных скоростях основной вклад в гидравлическое сопротивление вносят потери на трение.

Гомогенная модель дает простой, физически ясный и дающий удовлетворительные результаты метод расчета значений . В этом случае двухфазный поток рассматривается как однородная жидкость с плотностью и средней скоростью течения . Тогда:

(11.31)

где – коэффициент трения в пузырьковом, снарядном и эмульсионном режимах течения рассчитывается как для однофазного потока по формулам Блазиуса, Конакова, Шифринсона, Никурадзе и Альтшуля. При этом число Рейнольдса можно приближенно рассчитывать как . При турбулентном течении удовлетворительные результаты получаются, если принять , что соответствует развитому турбулентному течению жидкости в гладких трубах.

Формулу (11.31) можно представить в следующем виде:

(11.32)

где – касательное напряжение на стенке при течении в том же канале однофазной жидкости с расходом ;

, - перепады давления в канале за счет трения в двухфазном и однофазном потоках ( , где –длина канала, –диаметр канала).

Согласно гомогенной модели потери на трение в двухфазном потоке с увеличением паросодержания растут линейно и при полном испарении жидкости :

(11.33)

Применение формул (11.31) и (11.32) оправдано в потоках с гомогенной структурой, т.е. при пузырьковом и эмульсионном режимах течения, при при больших скоростях смеси. При малых скоростях смеси дают заниженные значения . Лучший результат достигается при расчете по формуле:

(11.34)

Причем плотность смеси рассчитывается по формуле:

(11.35)

а истинное паросодержание по формулам:

или .