Физика \ Физика

Термогидравлический модуль РАТЕГ: модели, методы решения, страница 4

В РАТЕГ используются две карты режимов: для вертикальных (Рис. 2.1) и для горизонтальных (Рис. 2.2) каналов. Карта режимов для вертикальных каналов используется для каналов с углом наклона к горизонтали ½θ½³ p/4, а для остальных углов используется карта режимов для горизонтальных каналов. В качестве базовых режимов выбраны режимы с достаточно четко определенной структурой течения: пузырьковый; кольцевой и расслоенный. При расчете межфазного трения вводится снарядный режим течения. Граница пузырькового режима (α_b) является подвижной и, в зависимости от угла наклона, наличия конденсации и опции «пучок» изменяется в пределах 0,05¸0,5. В промежуточных состояниях необходимые параметры определяются интерполяцией между значениями на границе базовых режимов.

пузырьковый (1-1)

переходной (1-12)

кольцевой (1-2)

α_g = α_min α_g = α_b α_g = 0.8 α_g = 1 - α_min

Рис. 2.1 Карта режимов вертикального канала

В горизонтальном канале режимы течения определяются следующими условиями

Режим	Условие на относительную скорость фаз
Стратифицированный	V_gf < k_s V_gf_,_cr и \|G\| < 3000 [ 15 ]
Переходной стратифицированный - нестратифицированные	k_s V_gf_,_cr ≤ V_gf ≤ k_ns V_gf_,_cr и \|G\| < 3000
Нестратифицированные	V_gf ≥ k_ns V_gf_,_cr или \|G\| < 3000

0 α_b 0,8 1

V_gf = k_ns V_gf,cr

V_gf = 0

пузырьковый
(2-1)

переходной
(2-12)

кольцевой
(2-2)

переходный
(2-13)

переходный
(2-123)

переходный
(2-23)

расслоенный (2-3)

Рис. 2.2 Карта режимов течения горизонтального канала

угол стратификации φ определяется (Рис. 2.3) из уравнения α_gp = φ – sin φ – cos φ

V_gf = ½V_g - V_f½, k_ns = 0.5, k_s = 1.5

0,1 < V_gf < 100

Рис. 2.3 Сечение горизонтального канала

3.2.4 Межфазные взаимодействия

3.2.4.1 Межфазная поверхность и характерные размеры регулярных структур

Межфазные взаимодействия зависят от величины межфазной поверхности и характерных размеров структур, которые образуются в парожидкостной среде (пузырьки, капли, пленка пара или жидкости и др.).

3.2.4.1.1 Вертикальный пузырьковый режим (1-1)

Межфазная поверхность в пузырьково-снарядном режиме [ 14 ]:

;

Диаметр в пузырьковом режиме определяется по соотношению:

здесь размер пузырьков определяется как в [ 17 ], а минимальный и максимальный размеры определены как в [ 14 ]. Для снарядной области размер определяется интерполяцией.

3.2.4.1.2 Горизонтальный пузырьковый режим (2-1)

В горизонтальном пузырьковом режиме течения

где размер пузырьков:

3.2.4.1.3 Дисперсно-кольцевой режим (вертикальный (1-2) и горизонтальный (2-2))

В данной версии модели предполагается, что в этом режиме течение только кольцевое, то есть не учитывается наличие дисперсной компоненты в ядре потока. В этом случае [ 14 ]:

Толщина жидкой пленки

Характерный диаметр межфазной поверхности

3.2.4.1.4 Расслоенный режим (2-3)

В расслоенном режиме [ 15 ]:

;

3.2.4.1.5 Переходные режимы

В вертикальном переходном режиме (1-12) межфазная поверхность определяется линейной интерполяцией по паросодержанию

В горизонтальных переходных режимах (2-13) и (2-23):

;

V_gf,cr, k_ns, k_s - определены в карте режимов.

В горизонтальном переходном режиме (2-123) в начале интерполяцией определяется значение в режиме (2-12), а затем, по аналогии с режимами (2-13) или (2-23), определяется значение в режиме (2-123).

3.2.4.2 Условие на межфазной границе

В РАТЕГ используется равновесная модель межфазной границы, то есть температуры фаз на межфазной границе совпадают и равны температуре насыщения при парциальном давлении пара

T_if = T_iv = T_sv= T_s(P_v).

Значение энтальпии фазы на межфазной границе зависит от направления фазового перехода [ 15 ]:

;