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1、多相流课件第1页，本讲稿共16页参考书参考书lS.L.Soo,Multiphase Fluid Dynamics,Science S.L.Soo,Multiphase Fluid Dynamics,Science Press,1990.Press,1990.l胡道和等，气固过程工程学，武汉理工大学出版社，胡道和等，气固过程工程学，武汉理工大学出版社，20032003。l郭烈锦，两相与多相动力学，西安交通大学出版社，郭烈锦，两相与多相动力学，西安交通大学出版社，20022002。l岑可发，樊建人岑可发，樊建人 工程气固两相流动的理论及计算工程气固两相流动的理论及计算，浙江大学出版社，浙江大学出版
2、社，19901990年年。l周力行周力行 湍流两相流动与燃烧的数值模拟湍流两相流动与燃烧的数值模拟，清华大学出版，清华大学出版社，社，1991年。年。l周力行周力行 湍流气粒两相流动和燃烧的理论与数值模拟湍流气粒两相流动和燃烧的理论与数值模拟，1994年。年。l盖得盖得希特斯洛尼希特斯洛尼 多相流动和传热手册多相流动和传热手册，机械工业出版，机械工业出版社，社，1993年年第2页，本讲稿共16页参考书参考书l李静海，欧阳洁等李静海，欧阳洁等.颗粒流体复杂系统的多尺度模拟，科学颗粒流体复杂系统的多尺度模拟，科学出版社，出版社，20052005l袁亚雄，张小兵，高温高压多相流体动力学基础，哈尔滨工
3、袁亚雄，张小兵，高温高压多相流体动力学基础，哈尔滨工业大学出版社，业大学出版社，20052005第3页，本讲稿共16页第一章第一章 绪论绪论11 物质的相描述物质的相描述定义：定义：某一系统中具有相同成份及相同物理、化某一系统中具有相同成份及相同物理、化学性质的学性质的 均匀物质部分，各相间有明显可分的均匀物质部分，各相间有明显可分的界面。界面。物质的四种相物质的四种相:固体，液体，气体，等离子体。固体，液体，气体，等离子体。古代定义：土、水、空气、火古代定义：土、水、空气、火第4页，本讲稿共16页物质的相所具有的性质物质的相所具有的性质固体固体 若不受外界干扰，将永保其形状不变；若不受外界干
4、扰，将永保其形状不变；液体液体 在其水平自由面以下与其容器形状相在其水平自由面以下与其容器形状相同；同；气体和等离子体气体和等离子体 不能用边界面包住自己，将不能用边界面包住自己，将充满所能占据的整个空间。充满所能占据的整个空间。流体流体 液体、气体和等离子体均不能保持形状液体、气体和等离子体均不能保持形状不变而具有流动性。不变而具有流动性。第5页，本讲稿共16页单质或纯物质的相图单质或纯物质的相图第6页，本讲稿共16页12 多相流的定义和分类多相流的定义和分类定义：定义：必须同时考虑物质多相共存且具有明显相必须同时考虑物质多相共存且具有明显相界面的混合物流动力学界面的混合物流动力学 的的 特
5、殊流动问题称为多特殊流动问题称为多相流。相流。在多相流动力学中，所谓的相不仅按物质的状在多相流动力学中，所谓的相不仅按物质的状态，而且按化学组成、尺寸和形状等划分。态，而且按化学组成、尺寸和形状等划分。第7页，本讲稿共16页1、气液两相流、气液两相流气体和液体气体和液体 物质物质 混合在一起共同流动。混合在一起共同流动。单工质汽液两相流单工质汽液两相流 ，如水水蒸汽，如水水蒸汽l汽、液两相均具有相同的化学成份；汽、液两相均具有相同的化学成份；l 在压力和温度发生变化时会发生相变。在压力和温度发生变化时会发生相变。双组分工质气液两相流双组分工质气液两相流,如空气水如空气水l两相具有不同的化学成份
6、。两相具有不同的化学成份。例：蒸发器、冷凝器、反应器、气液混合器、气液分离器等。例：蒸发器、冷凝器、反应器、气液混合器、气液分离器等。第8页，本讲稿共16页2、气固两相流、气固两相流气体和固体颗粒混合在一起共同流动。气体和固体颗粒混合在一起共同流动。l 固体颗粒本身无流动性固体颗粒本身无流动性;l当流体流速足够大当流体流速足够大,流体中所含的固体小颗粒具流体中所含的固体小颗粒具有类似流体特性；有类似流体特性；l在某些条件下，可将颗粒相作为流体考虑，在在某些条件下，可将颗粒相作为流体考虑，在另一些条件下，必须考虑颗粒相本身的特点。另一些条件下，必须考虑颗粒相本身的特点。例：空气中夹带灰粒与尘土，
7、沙漠风沙，飞雪，冰雹，气力输送，例：空气中夹带灰粒与尘土，沙漠风沙，飞雪，冰雹，气力输送，气流干燥，煤粉燃烧，石油催裂化，矿物的流化床焙烧，气力气流干燥，煤粉燃烧，石油催裂化，矿物的流化床焙烧，气力浮选等浮选等第9页，本讲稿共16页3、液固两相流、液固两相流液体和固体颗粒混合在一起共同流动。液体和固体颗粒混合在一起共同流动。l例：水力输送，矿浆，纸浆，泥浆，水力除渣，污水管流动等例：水力输送，矿浆，纸浆，泥浆，水力除渣，污水管流动等4、液液两相流、液液两相流两种互不相溶的液体混合在一起的流动。两种互不相溶的液体混合在一起的流动。例：例：油田开采与地面集输、分离、排污中的油水两相流，化工过程中的
8、乳浊液流油田开采与地面集输、分离、排污中的油水两相流，化工过程中的乳浊液流动，物质提纯和萃取过程中的液液混合流等动，物质提纯和萃取过程中的液液混合流等第10页，本讲稿共16页5、气液液、气液固和液液固多相流、气液液、气液固和液液固多相流气体、液体和固体颗粒混合在一起共同流动称为气液固三相流；气体、液体和固体颗粒混合在一起共同流动称为气液固三相流；气体与两种不能均匀混合、互不相溶的液体混合物在一起的流动气体与两种不能均匀混合、互不相溶的液体混合物在一起的流动称为气液液三相流；称为气液液三相流；两种不能均匀混合、互不相溶的液体与固体颗粒混合在一起的共同流两种不能均匀混合、互不相溶的液体与固体颗粒混
9、合在一起的共同流动称为液液固三相流。动称为液液固三相流。例：例：油田油井及井口内的原油油田油井及井口内的原油-水水-气气-沙粒的三种以上相态物沙粒的三种以上相态物质的混合物流动，烟气洗涤塔等质的混合物流动，烟气洗涤塔等第11页，本讲稿共16页两相流的范围第12页，本讲稿共16页13 多相流的基本特征参数多相流的基本特征参数1、质量流量、质量流速和质量相含量（相分数）、质量流量、质量流速和质量相含量（相分数）质量流量：单位时间内通过通道总流通截面的流体质量质量流量：单位时间内通过通道总流通截面的流体质量质量流速：质量流速：单位流通截面的质量流量单位流通截面的质量流量质量相含率：质量相含率：各相质
10、量流量与总质量流量之比各相质量流量与总质量流量之比第13页，本讲稿共16页2、容积流量、容积流速和容积相含率、容积流量、容积流速和容积相含率容积流量：单位时间内通过通道总流通截面的流体容积容积流量：单位时间内通过通道总流通截面的流体容积容积流速：容积流速：单位流通截面的容积流量单位流通截面的容积流量容积相含率：容积相含率：各相容积流量与总容积流量之比各相容积流量与总容积流量之比第14页，本讲稿共16页3、各相真实流速、各相真实流速各相容积流量除以流动中各相所占流通截面积各相容积流量除以流动中各相所占流通截面积4 4、真实相含率、真实相含率某相的流动在任意流通截面上所占通道截面积与总截面某相的流动在任意流通截面上所占通道截面积与总截面之比之比第15页，本讲稿共16页5、滑动比、滑移速度、滑动比、滑移速度滑动比：两相中各相真实速度的比值滑动比：两相中各相真实速度的比值滑移速度：轻相速度与两相混合物的速度之差滑移速度：轻相速度与两相混合物的速度之差6 6、两相混合物密度、两相混合物密度流动密度：流动密度：单位时间内流过截面的两相混合物单位时间内流过截面的两相混合物的质量与容积之比的质量与容积之比真实密度：流动瞬间任一流动截面上两相流混合真实密度：流动瞬间任一流动截面上两相流混合物的密度物的密度第16页，本讲稿共16页