Анализ литературных данных по исследованию гидродинамики в кожухотрубном струйно-инжекционном аппарате, страница 2

Обычно, при определении гидравлических потерь в случае движения двухфазных потоков в каналах авторы пользуются различными моделями течения, основными из которых является модель гомогенного и раздельного течения двухфазных потоков.

Модель гомогенного течения двухфазных потоков. Полагают, что двухфазный поток ведёт себя как гомогенная смесь, вязкость, плотность и скорость движения которой постоянны по сечению канала. При этом допускают, что гидродинамика газожидкостного поток идентична гидродинамике однофазной среды, а гидравлические сопротивления определяются с помощью формулы Дарси-Вейсбаха, в которой наличие второй фазы учитывается введением корректирующего множителя  .

.                                                     (9)

где - гидравлические сопротивления двухфазного потока;

 - приведённый коэффициент гидравлического сопротивления;

 - коэффициент пропорциональности, который зависит от структуры потока

Именно эту формулу предложил использовать Уоллис Г. для определения гидравлических потерь при движении двухфазного потока. Для этого он ввел такие параметры, как плотность смеси, коэффициент гидравлического сопротивления смеси и число Рейнольдса смеси. В этом случае плотность смеси находят из уравнения (4).

Коэффициент гидравлического сопротивления смеси

                                                                (10)

и число Рейнольдса смеси

.                                                                   (11)

Телетов С. Г. [25] при определении  предлагает эффективную вязкость смеси находить из уравнения

                                                            (12)  

Однако, как отмечает Хьюитт Д. и др., [31] расчётные данные, полученные с использованием этих формул, плохо согласуются с экспериментальными.

Анализ работ показывает, что модель гомогенного течения используется многими авторами для определения гидравлических потерь при движении газожидкостных потоков в каналах. Однако расчётные зависимости, полученные с помощью этой модели, недостаточно точны, так как они зависят от геометрии исследуемого канала. К тому же гомогенная модель не раскрывает полностью физической сущности процессов переноса количества движения в газожидкостных системах. Поэтому она может быть рекомендована лишь для приближенных расчётов гидравлических потерь в аппарате.

Ряд авторов при исследовании гидравлических сопротивлений в случае движения газожидкостных потоков в каналах отдают предпочтение модели раздельного течения, в которой допускается, что жидкость и газ имеют различные физико-химические свойства и истинные скорости движения, а за определяющую величину принимается объёмное газосодержание. Зависимость для определения гидравлических потерь в этом случае будет иметь вид [2]:

 ,                                                           (13)

где  - гидравлические потери при движении газожидкостного потока в аппарате.

Федоткин И. М. [14] при исследовании потерь напора получил зависимость, в которой  зависит от приведённой скорости газа. При скорости < 14 м/с =1.53, а при > 14 м/с показатель степени =2.3.

Обобщая большое количество собственных данных и опытных данных других авторов, Кутателадзе С. С. [9] пришёл к выводу, что показатель степени  изменяется от 1.53 до 2.3.

Малофеев Н. А. [12] и др. для газожидкостного потока в плоском канале получили уравнение для определения гидравлических потерь напора

,                                       (14)

где - число Рейнольдса движущейся жидкой плёнки[5]

,                                                                                (15)

- массовая скорость жидкостной плёнки.

Из вышеизложенного видно, что при использовании модели раздельного течения для определения гидравлических потерь напора при движении в канале двухфазного потока, необходимо предварительно найти потери напора при движении в этом канале однофазной среды . В соответствии с этим рассмотрим основные работы, посвящённые исследованию гидравлических потерь напора при движении в каналах однофазной среды.