Горизонтальное кольцевое течение.
Границы кольцевого течения для горизонтальных труб до сих пор точно не определены, хотя понятно, что чем больше расход газа, тем интенсивнее унос капель; а чем больше расход жидкости, тем
более вероятен переход к пробковому или пузырьковому режиму.
Границу между пробковым и кольцевым течением можно примерно описать с помощью соотношения Бейкера:
(4.143)
Величина ( ) не имеет не только специального названия, но и физического смысла, хотя и характеризует соотношение сил инерции газовой фазы и сил тяжести газа.
Переход от пробкового режима к кольцевому осуществляется при достижении ( ) величины (0,25 ÷ 1,0).
Граница между кольцевым и дисперсным течением может быть оценена с помощью так называемой критической скорости газа ,определяемой из соотношения:
(4.144)
Как только ( ) достигнет величины кольцевой режим течения самопроизвольно переходит в дисперсный.
Если скорость газа невелика, поверхность жидкой плёнки гладкая и величина коэффициента трения приблизительно такая же, что и в гладких трубах с однофазной жидкостью.
Это позволяет для нахождения перепада давления использовать обычные формулы Дарси – Вейсхбаха или Лейбензона.
Если скорость газа превысит некую критическую величину, то начинается волновое движение плёнки и величина коэффициента трения резко возрастает вплоть до максимального значения.
|
|
В этом случае, уравнение для нахождения перепада давления имеет вид:
(4.145)
При ещё больших скоростях газа происходит срыв верхушек волн и унос капель, приводящий к увеличению плотности газового потока.
При этом, коэффициент трения ещё более возрастает до тех пор, пока почти вся жидкость не перейдет в виде капель в газовое ядро.
В этом случае:
(4.146)
Коэффициент трения, входящий в вышеприведённые формулы, можно определить по следующим соотношениям:
(4.147)
(4.148)
где:
Δ– толщина жидкостной плёнки на стенке трубопровода.
Истинное газосодержание (а, значит, и относительную скорость газа) можно оценить с помощью параметра Мартинелли :
(4.149)
Величина (Х2) показывает, в какой степени поведение двухфазной смеси ближе к однофазной жидкости, чем к однофазному газу.
(4.150)
Таким образом, величина (Х2) это отношение гипотетического падения давления в данном трубопроводе, которое было бы, если бы по нему двигалась только жидкость с тем же массовым расходом, к гипотетическому падению давления, которое было бы, если бы по нему двигался только газ с тем же массовым расходом.
|
|
Вертикальное и наклонное кольцевое течение.
Жидкость стекает вниз, а газ поднимается вверх.
Подобная ситуация возможна при незначительных скоростях газа.
В этом случае, количество стекающей жидкости можно оценить соотношением:
(4.151)
При этом, толщину жидкостной плёнки (Δ) можно найти через относительную безразмерную толщину , вычисляемую по соотношению:
(4.152)
Ну, а зная , величину (Δ) можно определить исходя из одной из двух следующих формул:
(4.153)
или:
(4.154)
С увеличением количества газа (при том же количестве жидкости) на её поверхности возникают всё большие волны, количество стекающей жидкости начинает уменьшаться и, наконец, жидкость начинает двигаться в одном направлении с газом.
Момент перемены направления движения жидкости носит название захлёбывания трубопровода, но, в отличие от других видов течения, он, в данном случае, не ведёт к смене способа течения.
Захлёбывание наступает при достижении следующего равенства:
(4.155)
где:
- находится аналогично уже известной нам величине :
|
|
(4.156)
В случае противоточного движения перепад давления можно найти через некую величину , вычисляемую из одного из двух следующих соотношений:
(4.157)
или:
(4.158)
где:
n– безразмерный коэффициент, изменяющийся в диапазоне от 2,5 до 3,5.
Ну, а зная , величину перепада давления можно определить исходя из следующей формулы:
(4.159)
Если жидкость обладает повышенной вязкостью, то условия захлёбывания несколько иные:
(4.160)
Да и величина определяется из другого соотношения:
(4.161)
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 483; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!