什么是两相流体流动-定义GydF4y2Ba

根据定义,两相流是两个具有共同接口的不同阶段的交互流,比如在一个管道中。两相流体流动-气液流动。优德app热能工程GydF4y2Ba
流动制度分类GydF4y2Ba
从实际工程的角度来看,可以根据的流程制度进行分类GydF4y2Ba若干标准GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

所有流体流动GydF4y2Ba可以分为两大类。这两种流态是:GydF4y2Ba

  • 单相流体流动GydF4y2Ba
  • 多相流体流动GydF4y2Ba(或者GydF4y2Ba两相流体流动GydF4y2Ba)GydF4y2Ba

这是一个GydF4y2Ba基本分类GydF4y2Ba.所有流体流动方程(例如:GydF4y2Ba88top优德官网中文版 )和本节中讨论的关系(GydF4y2Ba优德体育w88官网手机版)为aGydF4y2Ba单相GydF4y2Ba流体是否液体或蒸气。多相流体流的溶液是GydF4y2Ba非常复杂和困难GydF4y2Ba所以它通常出现在流体力学的高级课程中。优德体育w88官网手机版GydF4y2Ba

流态GydF4y2Ba另一种通常更常见的分类GydF4y2Ba流的政权GydF4y2Ba是根据形状和类型的吗GydF4y2Ba简化GydF4y2Ba.所有流体流量均分为两种广泛类别之一。流体流动可以是层状或湍流,因此这两类是:GydF4y2Ba

  • 层流量GydF4y2Ba
  • 湍流GydF4y2Ba

层流GydF4y2Ba其特点是GydF4y2Ba光滑的GydF4y2Ba或者GydF4y2Ba常规路径GydF4y2Ba流体的粒子。因此,层流也称为GydF4y2Ba流线型或粘性流GydF4y2Ba.与层流相比,GydF4y2Ba湍流GydF4y2Ba其特点是GydF4y2Ba不规则运动GydF4y2Ba流体的粒子。湍流流体不是在平行层中流动,横向混合很大,且层间存在中断。GydF4y2Ba大多数工业流GydF4y2Ba,尤其是那些从事核工程的人GydF4y2Ba是混乱的GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

流动制度也可以根据该流动制度根据GydF4y2Ba导管的几何形状GydF4y2Ba或流区域。从这个角度来看,我们可以区分:GydF4y2Ba

  • 内部流量GydF4y2Ba
  • 外部流GydF4y2Ba

内部流GydF4y2Ba是一种流体被一个表面所限制的流动。内部流动状态的详细知识是GydF4y2Ba重视工程GydF4y2Ba,因为圆形管可以承受高压力,因此用于传送液体。另一方面,GydF4y2Ba外流GydF4y2Ba是这样一种流动,在这种流动中,边界层自由地发展,没有受到相邻表面的约束。对行为的详细了解GydF4y2Ba外流GydF4y2Ba政权是GydF4y2Ba尤其在航空学上很重要GydF4y2Ba和GydF4y2Ba空气动力学GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

单相流体流动GydF4y2Ba
经典研究GydF4y2Ba优德体育w88官网手机版流体动力学集中GydF4y2Ba关于a的流动GydF4y2Ba单一同质阶段GydF4y2Ba,例如,水,空气,蒸汽。所有流体流方程和正常讨论的关系是用于液体或蒸汽的单相流体的流动。GydF4y2Ba

当流体流动系统中某些重要位置出现液气同时流动时,必须解决这个问题GydF4y2Ba由于两相流GydF4y2Ba.用于分析单相流的相对简单的关系是GydF4y2Ba不足GydF4y2Ba用于分析两相流。GydF4y2Ba

两相流体流动GydF4y2Ba

两相流体流动GydF4y2Ba根据定义,GydF4y2Ba多相流GydF4y2Ba是互动流GydF4y2Ba两个或两个以上的GydF4y2Ba不同的阶段与普通界面,说,导管。每个相,表示固体,液体或气态物质的体积分数(或质量分数)具有其GydF4y2Ba自己的GydF4y2Ba属性,GydF4y2Ba速度GydF4y2Ba, 和GydF4y2Ba温度GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

多相流可以同时流:GydF4y2Ba

  • 材料有GydF4y2Ba不同的状态或阶段GydF4y2Ba(如水蒸气混合物)。GydF4y2Ba
  • 材料有GydF4y2Ba不同的化学性质GydF4y2Ba但处于相同的状态或相(如水中的油滴)。GydF4y2Ba

工业过程中有许多组合,但是GydF4y2Ba最常见的GydF4y2Ba同时流动GydF4y2Ba蒸汽和液态水GydF4y2Ba(如中遇到GydF4y2Ba蒸汽发生器GydF4y2Ba和GydF4y2Ba冷凝器GydF4y2Ba)。在反应堆工程中,对的性质进行了大量的研究GydF4y2Ba两相流GydF4y2Ba如果发生冷却损失的事故(GydF4y2Ba洛卡GydF4y2Ba),这在反应堆安全和所有热水力分析中是一个重要的事故(GydF4y2BaDNBR分析GydF4y2Ba)。GydF4y2Ba

两相流体流动特性研究GydF4y2Ba

所有两相流问题都具有特征性与单相问题中的特征不同。GydF4y2Ba

  • 在蒸汽和液态水的情况下GydF4y2Ba密度GydF4y2Ba两个阶段GydF4y2Ba相差约1000倍GydF4y2Ba.因此,重力体力对多相流的影响比单相流动的情况更大。GydF4y2Ba
  • 这GydF4y2Ba声速GydF4y2Ba对于经历相变的材料来说,变化是巨大的,而且可以是数量级的不同。这显著地影响了GydF4y2Ba流过孔口GydF4y2Ba.GydF4y2Ba
  • 相对GydF4y2Ba浓度GydF4y2Ba不同阶段通常是多相流中非常重要的依赖参数,而在单相流中则是无关紧要的参数。GydF4y2Ba
  • 相的变化意味着流量引起的压力下降会导致进一步的相变化(例如,水可以通过一个孔蒸发),增加气体的相对体积,可压缩介质和增加射流速度,不像单相不可压缩流,减少一个孔会降低射流速度。GydF4y2Ba
  • 流道内各相的空间分布对流动特性有重要影响。GydF4y2Ba
  • 多相流中存在多种不稳定类型。GydF4y2Ba

两相流体基本参数GydF4y2Ba

在本节中,我们将考虑同步流GydF4y2Ba气体(或蒸气)和液态水GydF4y2Ba(如中遇到GydF4y2Ba蒸汽发生器GydF4y2Ba和冷凝器)通过一个截面积为a的管道并发流动GydF4y2Ba“v”GydF4y2Ba和GydF4y2Ba“ℓ”GydF4y2Ba指示GydF4y2Ba蒸汽GydF4y2Ba和GydF4y2Ba液体GydF4y2Ba相分别。表征此流程的基本参数是:GydF4y2Ba

空隙分数GydF4y2Ba
孔隙率αGydF4y2Ba,是用于表征两相流体流动的最重要的参数之一,尤其是气液流动。GydF4y2Ba
用各种几何定义来指定这个参数。两相流体流动中的空隙率可定义为:GydF4y2Ba
  1. 的一小部分GydF4y2Ba频道卷GydF4y2Ba它被气相占据。这个空隙率被称为GydF4y2Ba体积空隙率。GydF4y2Ba
  2. 的一小部分GydF4y2Ba通道横截面积GydF4y2Ba它被气相占据。这个空隙率被称为GydF4y2Ba代表性的空隙率GydF4y2Ba.GydF4y2Ba
  3. 这GydF4y2Ba局部空隙率GydF4y2Ba指的是,在一个单点或非常小的体积。因此,它需要1或0的值。GydF4y2Ba

为了进一步的目的,我们将假设空泡分数为GydF4y2Ba通道横截面积GydF4y2Ba由气相(即横截面空隙分数)占据的是:GydF4y2Ba
空隙分数定义GydF4y2Ba
空隙分数是重要的,是两相流,因为它影响关键物理参数,例如GydF4y2Ba粘度GydF4y2Ba那GydF4y2Ba压力下降GydF4y2Ba和GydF4y2Baw88优德备用网址 微博.GydF4y2Ba

静态质量GydF4y2Ba
一般来说,GydF4y2Ba蒸气质量GydF4y2Ba是饱和混合物中蒸汽的质量分数。饱和蒸汽的质量为100%,饱和液体的质量为0%。GydF4y2Ba
两相流体流动中的静态质量被定义为:GydF4y2Ba
静态质量-定义GydF4y2Ba
流动质量GydF4y2Ba
在两相流体流动中,方便使用GydF4y2Ba流质量GydF4y2Ba而不是静态质量。两相流体流动中的流动质量被定义为:GydF4y2Ba
流量质量-定义GydF4y2Ba
混合密度GydF4y2Ba
在两相流体流动中,方便使用GydF4y2Ba混合密度GydF4y2Ba.用于计算的两相流的混合密度GydF4y2Ba压力下降GydF4y2Ba.两相流体流动中的混合密度定义为:GydF4y2Ba
混合物密度-定义GydF4y2Ba
滑移率 - 速度比GydF4y2Ba
在两相流体中流动,使用方便GydF4y2Ba滑率GydF4y2Ba.GydF4y2Ba滑移比例GydF4y2Ba(或者GydF4y2Ba速度比GydF4y2Ba)在两相流中定义为气相的速度与液相速度的比率。两相流体流动中的滑移比定义为:GydF4y2Ba

滑移比率 - 定义GydF4y2Ba

S在7MPa下α对水对水的影响。资料来源:Buongiorno Jacopo,麻省理工学院核科学与工程系,有关两相流的说明GydF4y2Ba
S在7MPa下α对水对水的影响。资料来源:Buongiorno Jacopo,麻省理工学院核科学与工程系,有关两相流的说明GydF4y2Ba

在GydF4y2Ba均匀均衡模型(下摆)GydF4y2Ba对于两相流,滑移比根据定义是统一的(没有滑移)。然而,大多数工业两相流具有不同的气、液两相速度,这些速度差别很大。能够解释滑移存在的模型被称为GydF4y2Ba分离的流动模型GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

关系之间的关系GydF4y2Bax,α和sGydF4y2Ba可以扣除,结果是:GydF4y2Ba

质量、空隙率与滑移的关系GydF4y2Ba

定义的原因GydF4y2Ba空隙分数GydF4y2Ba和GydF4y2Ba滑率GydF4y2Ba他们也能计算出GydF4y2Ba压力下降GydF4y2Ba两相流。在文献中介绍了用于计算滑移比,S和空隙率的几个相关性。按照提高准确度给出以下相关性。GydF4y2Ba


均匀流动模型GydF4y2Ba
Zivi滑动相关GydF4y2Ba
Chisholm滑动相关GydF4y2Ba
史密斯无效关联GydF4y2Ba

浅表速度GydF4y2Ba
浅表速度GydF4y2Ba是一个假设的流速,计算给定的相或流体是GydF4y2Ba只有一个流动GydF4y2Ba或在给定的横截面积内。计算给定相的速度时,仿佛忽略了第二相。GydF4y2Ba

在多相流和多孔介质流动工程中,GydF4y2Ba浅表速度GydF4y2Ba是常用的,因为它的值是明确的,而实际速度往往是空间依赖的,并受许多假设。GydF4y2Ba

表面速度可以表示为:GydF4y2Ba
浅表速度 - 定义GydF4y2Ba

为了更好的理解,让我们考虑0.1米的管道GydF4y2Ba2GydF4y2Ba流动区域的横截面。假设流量为1米GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba/ s。为了GydF4y2Ba单相流体流动GydF4y2Ba这GydF4y2Ba表面速度将等于实际流体GydF4y2Ba速度GydF4y2Ba这将是10米/秒。GydF4y2Ba
对于T.GydF4y2BaWO-相流体流动GydF4y2Ba(例如汽液流动)情况会有所不同。假设滑移比为单位,将两相分别取,表面速度为GydF4y2Ba5米/秒GydF4y2Ba.由此产生的实速将等于GydF4y2Ba10米/秒GydF4y2Ba.如果两个阶段将具有不同的速度(用滑动),情况将更加复杂。GydF4y2Ba

流动模式 - 两相流GydF4y2Ba

最具挑战性的方面之一GydF4y2Ba两相流或多相流GydF4y2Ba它能承受吗GydF4y2Ba许多不同的形式GydF4y2Ba.GydF4y2Ba空间分布和速度GydF4y2Ba的GydF4y2Ba液体和蒸气相GydF4y2Ba在许多工程分支中,流道是一个非常重要的方面。GydF4y2Ba压降GydF4y2Ba也GydF4y2Baw88优德备用网址 微博传热系数GydF4y2Ba强烈取决于GydF4y2Ba局部流动结构GydF4y2Ba因此,它在工程方面是重要的GydF4y2Ba核反应堆GydF4y2Ba.所观察到的流结构定义为GydF4y2Ba两相流模式GydF4y2Ba这些都有特定的识别特征。这些不同的流动模式GydF4y2Ba分类GydF4y2Ba根据这一点GydF4y2Ba流的方向GydF4y2Ba相对于引力加速度。GydF4y2Ba

  • 垂直管道中的流动模式GydF4y2Ba
  • 水平管中的流动模式GydF4y2Ba
流动模式GydF4y2Ba
基本流动模式表在垂直管中。GydF4y2Ba

主要流动制度GydF4y2Ba在垂直管GydF4y2Ba如表所示。它必须被注意到价值GydF4y2Ba流质量GydF4y2Ba和GydF4y2Ba流量GydF4y2Ba依赖于流体和压力。GydF4y2Ba在水平管中GydF4y2Ba,也可以有GydF4y2Ba分层流量GydF4y2Ba(特别是在低流量下),两个阶段GydF4y2Ba分离GydF4y2Ba在重力的影响下。GydF4y2Ba

对于恒定的液体流量,汽/气相趋向于如下分布GydF4y2Ba小泡沫GydF4y2Ba在低蒸汽流速下。GydF4y2Ba空隙率增加GydF4y2Ba原因GydF4y2Ba聚集GydF4y2Ba泡沫进入GydF4y2Ba更大的塞子和段塞GydF4y2Ba.进一步凝聚的粘液,引起进一步GydF4y2Ba增加空隙部分GydF4y2Ba使相分离成GydF4y2Ba环形模式GydF4y2Ba其中液体浓缩在通道壁上和GydF4y2Ba蒸汽在中央核心流动GydF4y2Ba垂直通道。GydF4y2Ba

对于水平通道GydF4y2Ba,引力倾向于将液体环放向通道的底部,导致GydF4y2Ba分层流量GydF4y2Ba.作用在液相上的重力可以通过高流速的动力克服,导致分层流动恢复为环形流。GydF4y2Ba在非常高的流速下GydF4y2Ba,环形膜通过蒸汽芯的剪切而变薄,并且所有液体夹带在气相中的液滴。这种流动制度通常被称为GydF4y2Ba雾气流量GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

参见:GydF4y2Ba工程数据书III,Thome,J.R.,Wolverine Tube Inc,2004。GydF4y2Ba

流动模式 - 垂直管GydF4y2Ba

泡沫流GydF4y2Ba
在气泡流中,液体的流速高到足以将气体分解成气泡,但又不足以使气泡在液相内很好地混合。这GydF4y2Ba气泡在大小和形状上差别很大GydF4y2Ba,但大多数情况下,它们是接近球形的GydF4y2Ba小于直径GydF4y2Ba管。GydF4y2Ba
Slul flow.GydF4y2Ba
空隙率增加GydF4y2Ba原因GydF4y2Ba聚集的泡沫GydF4y2Ba进入GydF4y2Ba更大的塞子和段塞GydF4y2Ba.这些块的尺寸与管直径相似。这些SLUIS以速度行进,该速度是气体速度的大部分并且间歇性发生。由于这些大型气体块通过液体的晶片彼此分开,因此它们导致GydF4y2Ba大压力和液体流量波动GydF4y2Ba.在一些情况下,即使流体的净流向上,可以在管壁附近观察到向下流动。这是由此引起的GydF4y2Ba引力GydF4y2Ba.GydF4y2Ba
生产流GydF4y2Ba
生产流GydF4y2Ba,也称为GydF4y2Ba泡沫流GydF4y2Ba是一种高度扰动的两相流体流动。增加段塞流的速度会使流动的结构变得复杂GydF4y2Ba不稳定GydF4y2Ba.流失流动的特征在于存在GydF4y2Ba非常厚且不稳定的液体膜GydF4y2Ba,与液体经常GydF4y2Ba上下摆动GydF4y2Ba.由于它几乎GydF4y2Ba混沌属性GydF4y2Ba,它是气液流动制度最不理解的。GydF4y2Ba

搅拌流的一个典型例子是沸腾流GydF4y2Ba核反应堆GydF4y2Ba在事故。特别是对于许多事故情况,沸腾可能导致GydF4y2Ba高空隙率GydF4y2Ba包括GydF4y2Ba鼻湍流GydF4y2Ba.其流动结构和引起的压力变化可能对安全产生很大的影响。GydF4y2Ba

环状流GydF4y2Ba
环状流GydF4y2Ba是一种气液两相流态。它的特点是存在GydF4y2Ba液膜在通道壁上流动GydF4y2Ba(形成环形液体)而GydF4y2Ba气体流GydF4y2Ba作为一个连续的阶段上升GydF4y2Ba在管子的中央GydF4y2Ba.流芯可以包含夹带的液滴。气核的速度非常大,大到足以在界面上引起高频波和波纹。该流动状态特别稳定,需要具有高速,高质量的两相流体流动的流动制度。GydF4y2Ba

在工业应用中发生绝热环形流量(无热交换)和蛋白质环形流量(带热交换):GydF4y2Ba

在……的情况下GydF4y2Ba沸水堆GydF4y2Ba,其中aGydF4y2Ba阶段过渡GydF4y2Ba(蒸发)发生时,详细了解这种流动状态是非常重要的。在给定流速通过通道,压力,流量质量和线性热速率,墙壁的组合GydF4y2Ba液体膜可以排气GydF4y2Ba墙壁可能是GydF4y2Ba干透了GydF4y2Ba.这种现象通常被称为GydF4y2Ba“干涸”GydF4y2Ba.GydF4y2Ba干涸GydF4y2Ba伴随着一个GydF4y2Ba壁面温度迅速升高GydF4y2Ba并且在BWR的安全方面是重要的。GydF4y2Ba

雾气流量GydF4y2Ba
雾气流量GydF4y2Ba是一种气液两相流态。它发生在GydF4y2Ba非常高的流速GydF4y2Ba和GydF4y2Ba非常高的流量质量GydF4y2Ba.这种情况导致了在通道壁上流动的液膜在界面气芯的剪切作用下变薄,直到不稳定而被破坏。雾气流夹带中的流动芯GydF4y2Ba所有的液体都是液滴GydF4y2Ba在气相中。液滴可以润湿管壁,但发生这种情况GydF4y2Ba断断续续GydF4y2Ba,只GydF4y2Ba在本地GydF4y2Ba.在加热通道中,薄雾流态的存在伴随着壁面温度的显著升高和壁面温度的剧烈波动。GydF4y2Ba
[/ su_accordion]GydF4y2Ba
起泡-弹状-搅动-环形-雾状-流动GydF4y2Ba
垂直管道中两相流流型示意图。资料来源:Weisman, J.两相流型。运动中的流体手册,Cheremisinoff n.p., Gupta R. 1983, Ann Arbor Science Publishers第15章。GydF4y2Ba
流型-垂直流-休伊特GydF4y2Ba
Hewitt和Roberts(1969)的垂直流动制度图对于3.2cm直径管的流动,验证用于在大气压和高压下的蒸汽/水流下的空气/水流。资料来源:BRENNEN,C.E.,剑桥大学多相流的基础知识,2005年,ISBN 0521 848040GydF4y2Ba

流动模式-水平管GydF4y2Ba

泡沫流GydF4y2Ba
与垂直通道中的气泡流相比,水平通道中的气泡流动是GydF4y2Ba受重力的强烈影响GydF4y2Ba.由于GydF4y2Ba浮力GydF4y2Ba,气泡分散在通道上半部分浓度较高的液体中。这种机制通常发生在GydF4y2Ba流量较高GydF4y2Ba,因为在较低的流速下,重力倾向于将液体环空排向通道的底部,从而导致GydF4y2Ba分层流量GydF4y2Ba.GydF4y2Ba
分层流GydF4y2Ba
在两相流体流动中GydF4y2Ba引力力起着非常重要的作用GydF4y2Ba,因为具有较低密度(例如气体)的流体始终高于具有更高密度的流体。GydF4y2Ba分层流GydF4y2Ba是GydF4y2Ba在性质中很常见GydF4y2Ba例如在海洋和大气中。在内部流动中,发生分层流动GydF4y2Ba液体和气体速度低GydF4y2Ba.随着气体的速度增加,水平界面变得更加令人不安,并且可以形成波。这种流动制度通常被称为GydF4y2Ba分层波浪流GydF4y2Ba.GydF4y2Ba
插头流量和块状流量GydF4y2Ba
气体速度的进一步增加会导致GydF4y2Ba波浪到达管道的顶部GydF4y2Ba.流动是否将是塞子或塞子流动,特别是在空隙部分上依赖于导致气泡附聚成更大的塞子和粘合剂。在塞流中,气泡的直径小于管。柱子的尺寸与管直径相似。SLUIS以速度行进,该速度是气体速度的大部分并且间歇性发生。由于这些大型气体块通过液体的晶片彼此分开,因此它们导致GydF4y2Ba大压力和液体流量波动GydF4y2Ba.GydF4y2Ba
环状流GydF4y2Ba
类似于垂直流动,在较大的气体流速下,液体形成一个连续的GydF4y2Ba通道壁上有环形膜GydF4y2Ba.水平环形流量的特征在于存在aGydF4y2Ba较厚的液体薄膜在底部流动GydF4y2Ba通道的墙壁上。气体在管中心以连续相的形式流动。流芯可以包含夹带的液滴。气核的速度非常大,大到足以在界面上引起高频波和波纹。该流动状态特别稳定,需要具有高速,高质量的两相流体流动的流动制度。GydF4y2Ba
雾气流量GydF4y2Ba
雾气流量GydF4y2Ba是一种气液两相流态。它发生在非常大的流量和非常高的流动质量。这种情况导致了在通道壁上流动的液膜在界面气芯的剪切作用下变薄,直到不稳定而被破坏。雾流中的流芯将所有的液体以液滴的形式带入气相。液滴可以湿润管壁,但这种现象断断续续地发生,而且只在局部发生。在加热通道中,雾流态的存在伴随着显著的变化GydF4y2Ba更高的墙面温度GydF4y2Ba以及壁面温度的高波动。GydF4y2Ba
[/ su_accordion]GydF4y2Ba
气泡流、塞流、段塞流、环空流、雾流、分层流或波状流GydF4y2Ba
水平管内两相流流型示意图。资料来源:Weisman, J.两相流型。运动中的流体手册,Cheremisinoff n.p., Gupta R. 1983, Ann Arbor Science Publishers第15章。GydF4y2Ba
流动模式 - 水平流量GydF4y2Ba
用于在25˚C和1BAR的水平,2.5cm直径管道中的空气/水混合物流动的流动制度图。实线和点是过渡条件的实验观察,而阴影区域代表理论预测。来源:Mandhane,J.M.,Gregory,G.A.和阿齐兹,K.A.(1974)。水平管中气液流动的流动模式图。int。J.多相流量GydF4y2Ba

蒸发过程中的流动模式GydF4y2Ba

上一节介绍了各种各样的GydF4y2Ba流动模式GydF4y2Ba很快描述了他们的行为。这些流动模式被认为是GydF4y2Ba在恒定孔隙率下GydF4y2Ba和GydF4y2Ba处于恒定的浅刻速度GydF4y2Ba.但是有很多工业应用不得不考虑GydF4y2Ba可变空隙分数GydF4y2Ba和可变的浅表速度。在核工业中,我们必须处理流动模式GydF4y2Ba蒸发GydF4y2Ba(即在GydF4y2Ba空隙分数GydF4y2Ba)。GydF4y2Ba

详细的知识GydF4y2Ba相变GydF4y2Ba而相变过程中的流动行为是设计aGydF4y2Ba核反应堆GydF4y2Ba,特别是在以下应用程序中:GydF4y2Ba

  • 对流蒸发 - 垂直通道GydF4y2Ba沸水反应堆GydF4y2Ba
    • 一种GydF4y2Ba沸腾的水反应堆GydF4y2Ba冷却和GydF4y2Ba主持GydF4y2Ba像压水堆一样通过水,但是GydF4y2Ba较低的压力GydF4y2Ba(7MPa),允许水GydF4y2Ba在压力容器内沸腾GydF4y2Ba生产运行涡轮机的蒸汽。因此蒸发直接发生在燃料通道中。因此,BWR是该区域的最佳示例,因为冷却剂的蒸发在正常操作时发生,并且是非常需要的现象。GydF4y2Ba
    • 在沸水反应堆中有一种现象GydF4y2Ba反应堆安全最重要GydF4y2Ba.这种现象被称为GydF4y2Ba“干涸”GydF4y2Ba它直接相关GydF4y2Ba流动模式的变化GydF4y2Ba在蒸发。在正常情况下,燃料表面被沸腾的冷却剂有效地冷却。但当热通量超过aGydF4y2Ba临界价值GydF4y2Ba(CHF - 临界热通量)流动模式可以到达GydF4y2Ba干涸的条件GydF4y2Ba(薄膜的液体消失)。从燃料表w88优德备用网址 微博面进入冷却剂的热传递劣化,结果是GydF4y2Ba燃料表面温度急剧增加GydF4y2Ba.GydF4y2Ba
  • PWR - 加压水反应器GydF4y2Ba
    • 在GydF4y2BaPWRS.GydF4y2Ba在GydF4y2Ba普通手术GydF4y2Ba这种流动被认为是单相的。但是对本质进行了大量的研究GydF4y2Ba两相流GydF4y2Ba的情况下GydF4y2Ba瞬变和事故GydF4y2Ba(如那个GydF4y2Ba冷却丧失的事故 - RCPS的基因座或旅行GydF4y2Ba),它们对反应堆的安全非常重要,必须在GydF4y2Ba安全分析报告GydF4y2Ba(SAR)。在PWRs的情况下,问题的现象不是干燥。对于PWRs,临界流为GydF4y2Ba反环状流GydF4y2Ba.当燃料棒包层过热时发生这种流动,这导致形成aGydF4y2Ba局部蒸汽层GydF4y2Ba,导致传热能力的急剧降低。w88优德备用网址 微博这种现象被称为GydF4y2Ba偏离核沸腾- DNBGydF4y2Ba.在图中描绘了干扰后流动和后DNB流程之间的流动状态的差异。GydF4y2Ba
    • 在PWR中,蒸汽发生器中也发生蒸发。蒸汽发生器是GydF4y2Ba热交换器GydF4y2Ba用来转换GydF4y2Ba进给蒸汽GydF4y2Ba从一个中产生的热量GydF4y2Ba核反应堆核心GydF4y2Ba.蒸汽产生驱动涡轮机。GydF4y2Ba
流动状态的差异:干燥和DNBGydF4y2Ba
干涸与DNBGydF4y2Ba
对流蒸发-水平通道GydF4y2Ba
对流蒸发-垂直通道GydF4y2Ba
对流蒸发 - 垂直通道GydF4y2Ba 垂直通道中的对流蒸发GydF4y2Ba在图中描绘。该图显示了从入口遇到的流程状态的典型顺序GydF4y2Ba加热通道GydF4y2Ba.在入口处,GydF4y2Ba液体进入过冷却GydF4y2Ba(温度低于饱和度)。在该区域中,流量是单相。随着液体加热,壁温相应地升高。作为GydF4y2Ba壁温超过饱和温度GydF4y2Ba(例如285°C为6.8 MPa),GydF4y2Ba过冷沸腾的开始GydF4y2Ba.在过热的热量中泡沫成核GydF4y2Ba边界层GydF4y2Ba在加热的墙上,但倾向于GydF4y2Ba浓缩散装散装GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

液体温度的进一步升高,使液体体积达到GydF4y2Ba饱和温度GydF4y2Ba对流沸腾过程通过GydF4y2Ba泡沫流动GydF4y2Ba进入GydF4y2BaSlul flow.GydF4y2Ba.孔隙率的增加使流动结构变得不稳定。沸腾的过程经过GydF4y2BaSLUG和流失流程GydF4y2Ba进入GydF4y2Ba环形流态GydF4y2Ba其特征环形膜的液体。在给定流速通过通道,压力,流量质量和线性热速率,墙壁的组合GydF4y2Ba液体膜可以排气GydF4y2Ba墙壁可能是GydF4y2Ba干透了GydF4y2Ba.在干燥点,壁面温度显著升高,以消散所应用的热流。加热通道中的干燥后流动(雾流或液滴流)是不受欢迎的,因为这种流动状态的存在伴随着壁面温度的显著升高和壁面温度的高波动。GydF4y2Ba

对流蒸发-水平通道GydF4y2Ba
水平通道中的对流蒸发GydF4y2Ba与垂直通道中的蒸发非常相似。但GydF4y2Ba 对于水平沟道,重力倾向于将液体朝向通道的底部排出,并且在通道顶部处的气相浓缩物。典型的流动制度包括流动结构的横截面视图GydF4y2Ba 在下图所示。GydF4y2Ba

在入口处,GydF4y2Ba液体进入过冷却GydF4y2Ba(温度低于饱和度)。在该区域中,流量是单相。随着液体加热,壁温相应地升高。随着壁温超过的GydF4y2Ba饱和温度GydF4y2Ba(例如285°C为6.8 MPa),GydF4y2Ba过冷沸腾的开始GydF4y2Ba.对流沸腾过程通过GydF4y2Ba泡,插头制度GydF4y2Ba而“心流”可以是两者之一GydF4y2Ba分层或不增值GydF4y2Ba(取决于流速)。可以看到,通道干燥发生在管的顶部,那里的膜厚度较薄,由于重力。然后沿着河道从上到下沿周长逐渐干涸。GydF4y2Ba

对流蒸发-水平通道GydF4y2Ba

两相压降GydF4y2Ba

在管道系统的实际分析中,最重要的数量是GydF4y2Ba粘性效应造成的压力损失GydF4y2Ba沿着系统的长度,以及GydF4y2Ba额外的压力损失GydF4y2Ba来自其他人GydF4y2Ba技术设备GydF4y2Ba比如阀门,弯头,管道入口,配件和三通。GydF4y2Ba

与单相压降相比,两相压降的计算和预测是一个复杂得多的问题,目前的方法有很大的不同。实验数据表明GydF4y2Ba两相流中的摩擦压降GydF4y2Ba(例如,在沸腾通道中)是GydF4y2Ba更高的GydF4y2Ba而不是具有相同长度和质量流量的单相流。对此的说明包括由于加热表面上的气泡形成和增加的流速而具有显而易见的表面粗糙度。GydF4y2Ba

压降-均匀流模型GydF4y2Ba

预测两相流动的最简单方法是处理整个两相流,就像它一样GydF4y2Ba所有的液体GydF4y2Ba,除了在两相流动GydF4y2Ba混合速度GydF4y2Ba.管道和通道内流动的两相压降是三个贡献的总和:GydF4y2Ba

  • 静态压降GydF4y2BaΔP.GydF4y2Ba静止的GydF4y2Ba(GydF4y2Ba海拔头GydF4y2Ba)GydF4y2Ba
  • 动量压降GydF4y2BaΔP.GydF4y2Ba妈妈GydF4y2Ba(GydF4y2Ba流体加速GydF4y2Ba)GydF4y2Ba
  • 摩擦压降GydF4y2BaΔP.GydF4y2BafrictGydF4y2Ba

则两相流总压降为:GydF4y2Ba

ΔP.GydF4y2Ba全部的GydF4y2Ba=∆pGydF4y2Ba静止的GydF4y2Ba+∆pGydF4y2Ba妈妈GydF4y2Ba+∆pGydF4y2BafrictGydF4y2Ba

静态和动量压降可以与单相流量的情况类似地计算,并且使用均匀的情况GydF4y2Ba混合密度GydF4y2Ba:GydF4y2Ba

混合物密度-定义GydF4y2Ba

最有问题的术语是GydF4y2Ba摩擦压降GydF4y2BaΔP.GydF4y2BafrictGydF4y2Ba,基于乘以单相压降的单相压降GydF4y2Ba两相校正因子GydF4y2Ba(GydF4y2Ba均质摩擦倍增器- ΦGydF4y2BaloGydF4y2Ba2GydF4y2Ba)。根据该方法,两相压降的摩擦分量为:GydF4y2Ba

两相压降方程GydF4y2Ba

在哪里GydF4y2Ba(dP / dz)GydF4y2Ba2f.GydF4y2Ba两相流的摩擦压力梯度和GydF4y2Ba(dP / dz)GydF4y2Ba1F.GydF4y2Ba为(总质量流量G的)整个流量在通道中以液体形式流动时的摩擦压力梯度(GydF4y2Ba标准单相压降GydF4y2Ba)。这个词GydF4y2BaΦGydF4y2BaloGydF4y2Ba2GydF4y2Ba是个GydF4y2Ba均匀摩擦乘数GydF4y2Ba,可以根据各种方法导出。可能的乘数之一等于GydF4y2BaΦGydF4y2BaloGydF4y2Ba2GydF4y2Ba= (1 + xGydF4y2BaGGydF4y2Ba(ρ.GydF4y2BaL.GydF4y2Ba/ρGydF4y2BaGGydF4y2Ba- 1))GydF4y2Ba因此:GydF4y2Ba
两相压降 - 公式2GydF4y2Ba

可以看出,这个简单的模型表明GydF4y2Ba两相摩擦损失在任何情况下都高于单相摩擦损失。GydF4y2Ba均匀摩擦倍增器随时间的增加而迅速增大GydF4y2Ba流质量GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

典型的GydF4y2Ba流品质GydF4y2Ba在GydF4y2Ba蒸汽发生器GydF4y2Ba和GydF4y2BaBWR核心GydF4y2Ba有10%到20%的订单。相应的两相摩擦损失为GydF4y2Ba2 - 4GydF4y2Ba乘以一个等效的单相系统。GydF4y2Ba

Martinelli-Nelson摩擦倍增器GydF4y2Ba
马蒂内利-尼尔森摩擦压降GydF4y2Ba
水的马蒂内利-尼尔森摩擦压降函数作为主导压力水平和出口质量的函数。GydF4y2Ba
来源:http://authors.library.caltech.edu/25021/1/chap8.pdfGydF4y2Ba
分离阶段流量模型 - 锁骨 - 马丁内利相关GydF4y2Ba
计算两相压降的另一种方法是GydF4y2Baseparated-phases模型。GydF4y2Ba

在这个模型中GydF4y2Ba阶段GydF4y2Ba被认为是流动的吗GydF4y2Ba分别GydF4y2Ba在信道中,每个占用一个GydF4y2Ba给予分数GydF4y2Ba各通道的横截面各有一个GydF4y2Ba给定的速度GydF4y2Ba.显而易见的是预测GydF4y2Ba空隙分数GydF4y2Ba对这些方法非常重要。有许多方法可用于预测空隙率。GydF4y2Ba

的方法GydF4y2Ba洛克哈特和MartinelliGydF4y2Ba原来预测的方法是GydF4y2Ba两相摩擦压降GydF4y2Ba基于摩擦力的乘数为GydF4y2Ba液相或气相GydF4y2Ba:GydF4y2Ba

ΔP.GydF4y2BafrictGydF4y2Ba=φ.GydF4y2Baltt.GydF4y2Ba2GydF4y2Ba.ΔP.GydF4y2BaL.GydF4y2Ba(液相∆p)GydF4y2Ba

ΔP.GydF4y2BafrictGydF4y2Ba=φ.GydF4y2BagttGydF4y2Ba2GydF4y2Ba.ΔP.GydF4y2BaGGydF4y2Ba(蒸汽相ΔP)GydF4y2Ba

液体的单相摩擦因子GydF4y2BaFGydF4y2BaL.GydF4y2Ba和蒸汽GydF4y2BaFGydF4y2BaGGydF4y2Ba是GydF4y2Ba基于单阶段GydF4y2Ba独自在沟里流淌,在任何一个GydF4y2Ba粘性层GydF4y2Ba(v)或GydF4y2Ba鸣GydF4y2Ba(t)政权。GydF4y2Ba

ΔP.GydF4y2BaL.GydF4y2Ba可以用经典方法计算,但是用GydF4y2Ba(1 - x)GydF4y2Ba2GydF4y2Ba在表达式和GydF4y2BaΔP.GydF4y2BaGGydF4y2Ba应用蒸气质量GydF4y2BaXGydF4y2Ba2GydF4y2Ba分别。GydF4y2Ba

两阶段乘数GydF4y2BaΦGydF4y2Baltt.GydF4y2Ba2GydF4y2Ba和GydF4y2BaΦGydF4y2BagttGydF4y2Ba2GydF4y2Ba等于:GydF4y2Ba

Lockhart-Martinelli  - 乘法器GydF4y2Ba

在哪里GydF4y2BaXGydF4y2BaTT.GydF4y2Ba是个GydF4y2BaMartinelli的参数GydF4y2Ba定义为:GydF4y2Ba

Martinelli参数GydF4y2Ba

Lockhart-Martinelli——表GydF4y2Ba它的价值GydF4y2BaCGydF4y2Ba在这些方程中取决于GydF4y2Ba流的政权GydF4y2Ba液体和蒸气。GydF4y2Ba这些值位于下表中。GydF4y2Ba

Lockhart-Martinelli相关GydF4y2Ba已发现在低和中度压力下为两阶段流动足够。对于较高压力的应用,建议使用Martinelli和Nelson(1948)和Thom(1964)修订的模型。GydF4y2Ba

分离流模型-洛克哈特-马蒂内利关联GydF4y2Ba
空隙率与摩擦压降的关系式(Lockhart and Martinelli, 1949)GydF4y2Ba
示例:压力下降 - BWRGydF4y2Ba
压降 -  BWRGydF4y2Ba
来源:http://www.nrc.gov/docs/ML1214/ML12142A157.pdfGydF4y2Ba
两相轻微损失GydF4y2Ba
在工业中,任何管道系统都包含B的不同技术元素GydF4y2Ba接头、配件、阀门或加热通道GydF4y2Ba.这些额外的组件增加了系统的总水头损失。这种损失通常被称为GydF4y2Ba轻微损失GydF4y2Ba,虽然他们经常占了一部分的主要部分GydF4y2Ba压头损失GydF4y2Ba.对于相对短的管道系统,具有相对大量的弯曲和配件,GydF4y2Ba轻微的损失很容易超过GydF4y2Ba 主要损失GydF4y2Ba(特别是对于部分关闭的阀门,可能会造成比长管更大的压力损失,实际上当阀门关闭或接近关闭时,小损失是无限的)。GydF4y2Ba

单相小损耗通常是通过实验测量的。这些数据,特别是阀门的数据,在某种程度上取决于特定制造商的设计。GydF4y2Ba两相压力损失GydF4y2Ba由于局部流动障碍物在一个GydF4y2Ba方式类似于单相摩擦损失的方式GydF4y2Ba-GydF4y2Ba通过局部损耗乘数GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

查看更多:GydF4y2Ba90°弯管内水平气泡流的两相摩擦压力损失GydF4y2Ba

流动不稳定GydF4y2Ba

一般来说,有GydF4y2Ba数量不稳定GydF4y2Ba可能发生在GydF4y2Ba两相系统GydF4y2Ba.在GydF4y2Ba核工程GydF4y2Ba,研究GydF4y2Ba多相流动稳定性GydF4y2Ba是很重要的GydF4y2Ba事故管理GydF4y2Ba的GydF4y2Ba加压水反应堆GydF4y2Ba在GydF4y2Ba最高的重要性GydF4y2Ba在GydF4y2Ba正常/不正常的条件下GydF4y2Ba在GydF4y2Ba沸水式反应堆GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

在GydF4y2BaPWRS.GydF4y2Ba在GydF4y2Ba普通手术GydF4y2Ba这种流动被认为是单相的。但是,关于流体的流动不稳定性已经进行了大量的研究GydF4y2Ba瞬变和事故GydF4y2Ba(如那个GydF4y2Ba冷却液的事故 - 基因座或RCP的旅行,具有自然循环GydF4y2Ba)GydF4y2Ba那GydF4y2Ba在这种情况下,流体可能发生振荡或倒流。GydF4y2Ba

流动振荡是由空隙形成引起的流动变化,有几个原因是不可取的。GydF4y2Ba

  • 会引起气流振荡GydF4y2Ba不良机械应力GydF4y2Ba关于燃料组件(如间距网格)。这可能会导致这些组件由于疲劳而失效。GydF4y2Ba
  • 流动振荡影响GydF4y2Ba局部传热w88优德备用网址 微博GydF4y2Ba特征。的情况下GydF4y2BaPWRS.GydF4y2Ba,命名为关键安全问题GydF4y2BaDNBGydF4y2Ba(GydF4y2Ba偏离核沸腾GydF4y2Ba),从而形成aGydF4y2Ba局部蒸汽层GydF4y2Ba,导致传热能力的急剧降低。w88优德备用网址 微博已经通过测试了GydF4y2Ba临界热流GydF4y2Ba在流动振荡时,脱离核心沸腾(DNB)的脱落(DNB)所需的速度可以降低多达40%。这严重减少了GydF4y2Ba热极限GydF4y2Ba和沿着长度的功率密度GydF4y2Ba反应堆核心GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

流动振荡可能是一个问题GydF4y2Ba自然循环GydF4y2Ba操作(例如,在所有rcp起运后)。GydF4y2Ba自然循环GydF4y2Ba是一个重要的设计特征和最终的散热机制。由于存在低流速,可能发生冷却剂沸腾,并且这可以形成流动振荡。在自然循环期间,在流动振荡期间形成的蒸汽气泡可能具有足够的效果,以实际地引起受影响的通道中的完全流动反转。GydF4y2Ba

BWR  - 流量不稳定性GydF4y2Ba
BWR反应器的电流图中的不稳定区域。资料来源:FRANCESCO D'AURIA,BWR稳定性问题,灌木丛2008年 - 会议IX - 纸张26GydF4y2Ba

在GydF4y2BabwrGydF4y2Ba蒸发冷却剂发生在GydF4y2Ba普通手术GydF4y2Ba并且是非常需要的现象。另一方面,燃料通道中的对流蒸发导致GydF4y2Ba流型GydF4y2Ba沿燃料通道的变化取决于流速和热动力。人们发现有GydF4y2Ba不稳定地区GydF4y2Ba,可能出现两相流不稳定性。这种两相流不稳定性会引起机械振动和系统控制问题,影响反应堆的正常运行,限制运行参数,影响反应堆的安全。必须注意的是,沸水堆的流动稳定性多年来并不是一个大问题,因为这是众所周知的现象。GydF4y2Ba

通常,有许多流动不稳定性分类。以下分类基于热液压基础机制:GydF4y2Ba

静态不稳定GydF4y2Ba是:GydF4y2Ba

  • 流游览GydF4y2Ba
  • 沸腾危机GydF4y2Ba
  • 松弛类型,包括流模式转换GydF4y2Ba

动态不稳定GydF4y2Ba是:GydF4y2Ba

  • 密度波振荡GydF4y2Ba
  • 压降振荡GydF4y2Ba
  • 热振荡GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

正确地描述系统的不稳定性及其发生的条件,可以确定系统的最佳和安全运行。最被接受的解释是发生了动力类型的不稳定GydF4y2Ba密度波振荡(DWO)GydF4y2Ba.GydF4y2Ba

密度波GydF4y2Ba导致延迟GydF4y2Ba局部压降GydF4y2Ba这是由进口气流的变化引起的。由于这个延迟,所有局部压降的总和可能导致总压降为GydF4y2Ba异GydF4y2Ba与进口流量。造成BWRs流动不稳定的基本机制是密度波。这些振荡的特征周期与流体粒子穿过整个循环所需的时间有关。GydF4y2Ba

BWRS观察到的无稳定性GydF4y2Ba

  • 控制系统不稳定。GydF4y2Ba控制系统稳定性与控制器的动作有关,通过执行器试图调节反应器的一些变量。GydF4y2Ba
  • 通道流不稳态。GydF4y2Ba这种类型的不稳定性可以描述如下:让假设流动扰动。这种扰动导致通过在产生两相压降的通道上向上行驶的空隙的“波浪”(压降显着增加,随着空隙率的增加而增加),其被延迟到原始扰动。通道压降(密度波)的增加可能导致流速的不稳定性。GydF4y2Ba
  • 耦合Neutronic-Thermohydraulic不稳定。GydF4y2Ba商用沸水反应堆的主要不稳定类型是中子-热水力耦合不稳定(又称中子-热水力耦合不稳定)GydF4y2Ba反应性不稳定GydF4y2Ba)。沸水堆的发电量与燃料直接相关GydF4y2Ba中子通量GydF4y2Ba,这与平均水平密切相关GydF4y2Ba空隙分数GydF4y2Ba在核心渠道通过。这种效应被称为GydF4y2Ba反应性反馈GydF4y2Ba.通过空隙率的变化引起的反应性反馈(GydF4y2Ba空隙系数GydF4y2Ba由于空隙通过燃料通道向上行驶,因此被延迟。在某些情况下,延迟可能足够长GydF4y2Ba无效的反馈GydF4y2Ba可以足够强大,即反应器配置变得不稳定。在这种情况下,中子通量可以振荡。GydF4y2Ba

特殊的引用:GydF4y2Ba

  • Francesco d'Auria,BWR稳定性问题,灌木丛2008年 - 会议IX - 纸张26GydF4y2Ba
  • DAGStrømsvåg,密度波形振荡的基本机制及过渡效果,NTNU,2011。GydF4y2Ba
  • 沸水反应堆的密度波不稳定性。ORNL NUREG / cr - 6003年,1992年。GydF4y2Ba
参考:GydF4y2Ba
反应器物理和热液压:GydF4y2Ba
  1. J. R. Lamarsh,核反应堆理论导论,第二版,Addison-Wesley,雷丁,MA(1983)。GydF4y2Ba
  2. J. R. Lamarsh, A. J. Baratta,核工程导论,3d版,prentices - hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1。GydF4y2Ba
  3. W. M. Stacey,核反应堆物理,约翰瓦里和SONS,2001,ISBN:0-471-39127-1。GydF4y2Ba
  4. Glasstone Sesonske。核反应堆工程:反应堆系统工程,施普林格;第4版,1994,ISBN: 978-0412985317GydF4y2Ba
  5. TODREAS NEIL E.,Kazimi Mujid S.核系统卷I:热水基础,第二版。CRC压力;2版,2012年,ISBN:978-0415802871GydF4y2Ba
  6. 李永强,王永强,王永强。核电厂热力系统的热力学w88优德app分析。施普林格;2015年,ISBN: 978-3-319-13419-2GydF4y2Ba
  7. 工程热物理学报,2006,vol . 42, no . 1, no . 1, no . 1, no . 1, no . 1, w88优德appno . 1, no . 1, no . 1, no . 1, no . 1GydF4y2Ba
  8. 现代流体力学。优德体育w88官网手机版施普林格,2010,ISBN 978-1-4020-8670-0。GydF4y2Ba
  9. 美国能源,热力学,传热和流体流动部。w88优德appw88优德备用网址 微博DOE基础知识手册,第1卷,2和3. 1992年6月。GydF4y2Ba
  10. WHINE FRANK M.,Fluid Mechanics,McGraw-Hill教育,第7版,2010年2月,ISBN:978-0077422417GydF4y2Ba

参见:GydF4y2Ba

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