Гидравлическое сопротивление в дисперсно-кольцевом потоке.

Для восходящего дисперсно-кольцевого режима течения справедливы соотношения:

(11.36)

где и – касательные напряжения на свободной поверхности пленки и на стенке соответственно; - толщина пленки; - диаметр канала.

Истинное объемное паросодержание определяется по формуле:

(11.37)

если не учитывать расход жидкости в виде капель в газовом ядре.

Касательное напряжение на стенке определяется по формуле:

(11.38)

где – коэффициент трения на границе жидкая пленка-стенка, определяемый по формулам однофазного потока в зависимости от .

Касательное напряжение по поверхности пленки определяется по формуле

(11.39)

Коэффициент трения на межфазовой поверхности можно рассчитывать по соотношению:

(11.40)

где – коэффициент трения газового потока в гладком канале, определяемый по значениям Рейнольдса .

Значение принимается равным 300.

Так как восходящее кольцевое течение возможно при значительных скоростях газа в большинстве случаев можно принять , тогда:

(11.41)

Соотношения (11.36-11.41) позволяют рассчитывать истинное объемное паросодержание и гидравлическое сопротивление восходящего кольцевого газожидкостного потока.

Решение уравнений (11.36) весьма громоздко, необходимость применения машинного счета очевидна.

При больших приведенных скоростях газа для дисперсно-кольцевого режима течения справедливо эмпирическое соотношение:

(11.42)

где – перепад давления в двухфазном потоке; - перепад давления в однофазном потоке жидкости, имеющей скорость .

Формула (11.42) применима при условии, что и ламинарном течении жидкости в пленке. При этом для расчета истинного объемного паросодержания используется формула:

(11.43)

Для пароводяных потоков истинное объемное паросодержание в дисперсном кольцевом режиме может быть найдено по номограмме.

Нормативный метод. Метод основан на использовании гомогенной модели при любых режимах течения, т.е. во всем диапазоне паросодержаний при .

На основе опытных данных для пароводяных потоков вводится относительный коэффициент гидравлического сопротивления , а искомый перепад давления определяется по формуле:

(11.44)

Значение определяется по номограммам.

Местные сопротивления в двухфазных потоках рассчитываются по формулам для гомогенного потока:

(11.45)

где – коэффициент местного сопротивления, определяется из таблиц или нормативных документов.

[1] Следует отметить, что под термином «газовая фаза» подразумевается как неконденсирующийся газ (например, воздух в водо-воздушном потоке), так и пар жидкой фазы (водяной пар в пароводяном потоке или пар натрия в двухфазном потоке натриевого теплоносителя в некоторых аварийных режимах реакторов БН). То же самое относится и к термину «газосодержание», часто используемому в настоящем пособии. Применительно к пароводяным потокам он тождественен термину «паросодержание».

[2] Следует обратить внимание на то, что английское название режима (“slug flow regime”) происходит от характерной для этого режима структуры жидкой фазы – пробки. Хотя термин “slug” и можно перевести как «снаряд», но в данном случае имеется в виду «жидкая пробка». Русское же название режима основано на сходстве формы газовых пузырей со снарядами, т.е. происходит от характерной для этого режима структуры газовой фазы. В англоязычной литературе образующиеся в этом режиме газовые снаряды именуются «пузырями Тейлора» (в честь английского ученого Дж.Тейлора (G.I.Taylor), исследовавшего всплывание крупных пузырей в жидкости), а не снарядами. Следовательно, более точным аналогом английского названия этого режима на русском языке был бы «пробковый режим», но в отечественной науке название «снарядный режим» является давно устоявшимся и общепринятым.

[3] Поскольку значительная часть научной литературы издается на английском языке, укажем, что аналогом русского названия «снарядный режим в горизонтальной трубе» на английском языке является “plug or elongated bubble flow”, а «эмульсионный режим в горизонтальной трубе» – “slug flow”. Следует обратить внимание на то, что термины «снарядный режим в вертикальной трубе» и «эмульсионный режим в вертикальной трубе» переводятся как “slug flow” и “churn flow”