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1、第3章两相流的基本方程第1页，共26页，编辑于2022年，星期一一一.连续方程连续方程3.2 3.2 单相流体一元流动的基本方程单相流体一元流动的基本方程单位时间内单位时间内流入与流出控制体的质量差流入与流出控制体的质量差等于控制体内质量的增量等于控制体内质量的增量稳定流动：稳定流动：第2页，共26页，编辑于2022年，星期一pg二二.动量方程动量方程流体流动方向为正流体流动方向为正3.2 3.2 单相流体一元流动的基本方程单相流体一元流动的基本方程作用于控制体的合外力作用于控制体的合外力等于其动量的变化率等于其动量的变化率合外力：合外力：质量力质量力+表面力表面力动量变化率：动量变化率：流入
2、流出控制体的动量流入流出控制体的动量控制体内积存流体的动量变化控制体内积存流体的动量变化第3页，共26页，编辑于2022年，星期一pg三三.能量方程能量方程流体流动方向为正流体流动方向为正3.2 3.2 单相流体一元流动的基本方程单相流体一元流动的基本方程单位时间内，单位时间内，控制体内总能量的增量控制体内总能量的增量等于等于加入控制体的热量加入控制体的热量与与外界对其所作功外界对其所作功之和。之和。第4页，共26页，编辑于2022年，星期一一一.连续方程连续方程二二.动量方程动量方程三三.能量方程能量方程3.2 3.2 单相流体一元流动的基本方程单相流体一元流动的基本方程第5页，共26页，编
3、辑于2022年，星期一3.3 3.3 两相流分相流模型一元流动的基本方程两相流分相流模型一元流动的基本方程一一.分相流模型的定义及基本假设分相流模型的定义及基本假设v基本思想基本思想：把两相流看成是分开的两股流体流动，把两相分别按单：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。相流处理并计入相间作用，然后将各相的方程加以合并。v适用于适用于分层流、波动分层流、环状流等。分层流、波动分层流、环状流等。v基本假设基本假设：1.1.两相完全分开流动；两相完全分开流动；2.2.两相流速不相等；两相流速不相等；3.3.一元流动，任一流道截面上压力分布
4、均匀，不考虑流速以及一元流动，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。流体物性参数沿管道径向方向的变化。第6页，共26页，编辑于2022年，星期一微元管段的流动简化模型微元管段的流动简化模型第7页，共26页，编辑于2022年，星期一二二.分相流模型基本方程分相流模型基本方程（一）（一）连续性方程连续性方程单相单相气相气相流入流入流出流出质量变化率质量变化率第8页，共26页，编辑于2022年，星期一二二.分相流模型基本方程分相流模型基本方程（一）（一）连续性方程连续性方程 气相气相 液相液相 两相两相混合物连续性方程混合物连续性方程相间质量交换率稳定流动时：稳
5、定流动时：第9页，共26页，编辑于2022年，星期一图图3-2 3-2 微元管段的两相流简化模型微元管段的两相流简化模型第10页，共26页，编辑于2022年，星期一（二）（二）（二）（二）动量方程动量方程动量方程动量方程 液相液相动量方程动量方程气相气相动量方程动量方程第11页，共26页，编辑于2022年，星期一分相流模型两相混合物动量方程分相流模型两相混合物动量方程当两相混合物在当两相混合物在等直径直圆管中稳定流动等直径直圆管中稳定流动时，时，A A为常数，则动量方程成为为常数，则动量方程成为摩擦压降梯度重位压降梯度加速压降梯度第12页，共26页，编辑于2022年，星期一图图3-2 3-2
6、微元管段的两相流简化模型微元管段的两相流简化模型第13页，共26页，编辑于2022年，星期一（三）能量方程能量方程 液相液相能量方程为能量方程为 气相气相的能量方程为的能量方程为 第14页，共26页，编辑于2022年，星期一稳定流动时，单位质量两相混合物的能量方程稳定流动时，单位质量两相混合物的能量方程 两相混合物的能量方程中，两相混合物的能量方程中，总压降梯度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内能的增量(3-36)(3-36)第15页，共26页，编辑于2022年，星期一一一.连续方程连续方程二二.动量方程动量方程三三.能量方程能量方程两相流分相流模型一元流动的基本方程两
7、相流分相流模型一元流动的基本方程第16页，共26页，编辑于2022年，星期一3.4 3.4 均相流模型的基本方程均相流模型的基本方程一、一、均相流模型均相流模型的基本思想和基本假设的基本思想和基本假设 基本思想：基本思想：通过合理定义两相混合物的平均物性值，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。均匀介质。基本假设：基本假设：（1 1）两相具有相等的速度，即）两相具有相等的速度，即 （2 2）两相之间处于热力学平衡状态；）两相之间处于热力学平衡状态；（3 3）可使用合理确定的单相摩阻系
8、数表征两相流动。）可使用合理确定的单相摩阻系数表征两相流动。第17页，共26页，编辑于2022年，星期一二二.连续方程连续方程 定常流动条件下：定常流动条件下：分相流模型分相流模型均相流模型均相流模型单相流单相流第18页，共26页，编辑于2022年，星期一三三.动量方程动量方程 第19页，共26页，编辑于2022年，星期一四四.能量方程能量方程 第20页，共26页，编辑于2022年，星期一一一.动量方程动量方程二二.能量方程能量方程单相单相均相均相单相单相均相均相上节内容回顾上节内容回顾第21页，共26页，编辑于2022年，星期一一一.工程上计算压降时常用动量方程的积分形式工程上计算压降时常用
9、动量方程的积分形式 3.5 3.5 动量方程的积分形式动量方程的积分形式在分相流模型中在分相流模型中1.1.流体与壁面摩擦引起的机械能损失；流体与壁面摩擦引起的机械能损失；2.2.界面由于相对运动引起的机械能损失。界面由于相对运动引起的机械能损失。第22页，共26页，编辑于2022年，星期一二二.分相流模型分相流模型动量方程的积分动量方程的积分 （二）（二）输入热流不变，均匀加热输入热流不变，均匀加热 （一）（一）绝热流动绝热流动第23页，共26页，编辑于2022年，星期一二二.均相流模型均相流模型动量方程的积分动量方程的积分当沿管长当沿管长均匀加热均匀加热时，质量含气率时，质量含气率x x与
10、管长与管长Z Z存在存在线性关系线性关系。对对于于绝绝热热流流动动的的等等截截面面通通道道，不不存存在在加加速速压压降降，总总的的压压降降可以表示为可以表示为第24页，共26页，编辑于2022年，星期一第25页，共26页，编辑于2022年，星期一本章小结本章小结1.1.掌握单相流一元流动基本方程的表示形式；掌握单相流一元流动基本方程的表示形式；2.2.什么叫均相流模型？基本假设？什么叫均相流模型？基本假设？3.3.什么叫分相流模型？基本假设？什么叫分相流模型？基本假设？4.4.稳定流动时，分相流模型和均相流模型基本方程稳定流动时，分相流模型和均相流模型基本方程 的表示形式；的表示形式；5.5.什么条件下动量方程和能量方程中的加速压降项相等什么条件下动量方程和能量方程中的加速压降项相等;6.6.对于分相流模型而言，为什么用动量方程计算总压降梯对于分相流模型而言，为什么用动量方程计算总压降梯度度;7.7.为什么绝热条件下的等截面通道内，加速压降为零为什么绝热条件下的等截面通道内，加速压降为零;第26页，共26页，编辑于2022年，星期一