Коэффициент скольжения (поток газа – жидкости)

редактировать

Коэффициент скольжения (или коэффициент скорости ) в газожидкостном (двухфазном) потоке определяется как отношение скорости газовой фазы к скорости жидкой фазы.

В однородной модели двухфазного потока коэффициент скольжения по определению принимается равным единице (отсутствие скольжения). Однако экспериментально наблюдается, что скорость газовой и жидкой фаз может значительно отличаться в зависимости от характера потока (например, поршневой поток, кольцевой поток, пузырьковый поток, стратифицированный поток, пробковый поток, перемешиваемый поток). Модели, которые объясняют наличие скольжения, называются «моделями отрывного потока».

Следующие тождества могут быть записаны с использованием взаимосвязанных определений:

S = u G u L = UG (1 - ϵ G) UL ϵ G = ρ L x (1 - ϵ G) ρ G ( 1 - Икс) ϵ G {\ Displaystyle S = {\ frac {u_ {G}} {u_ {L}}} = {\ frac {U_ {G} (1- \ epsilon _ {G})} {U_ { L} \ epsilon _ {G}}} = {\ frac {\ rho _ {L} x (1- \ epsilon _ {G})} {\ rho _ {G} (1-x) \ epsilon _ {G }}}}

{\ displaystyle S = {\ frac {u_ {G}} {u_ {L}}} = {\ frac {U_ {G} (1- \ epsilon _ {G })} {U_ {L} \ epsilon _ {G}}} = {\ frac {\ rho _ {L} x (1- \ epsilon _ {G})} {\ rho _ {G} (1-x) \ epsilon _ {G}}}}

где:

S - коэффициент скольжения, безразмерные
индексы G и L относятся к газовой и жидкой фазе соответственно
u - скорость, м / s
U - приведенная скорость, м / с
$ϵ {\ displaystyle \ epsilon}$ $\ epsilon$ – паросодержащая доля, безразмерная
ρ - плотность фазы, кг / м
x - Качество пара, безразмерное.

Корреляции для коэффициента скольжения

Существует ряд корреляций для коэффициента скольжения.

Для однородного потока S = 1 (т.е. проскальзывания нет).

Корреляция Чисхолма:

$S = 1 - x (1 - ρ L ρ G) {\ displaystyle S = {\ sqrt {1-x \ left (1 - {\ frac {\ rho _ {L}} {\ rho _ {G}}} \ right)}}}$ ${\ displaystyle S = {\ sqrt {1-x \ left (1 - {\ frac {\ rho _ {L}} {\ rho _ {G}}} \ right)}}}$

Корреляция Чисхолма основана на применении простой модели кольцевого потока и уравнивает падение давления на трение в жидкой и газовой фазах.

Коэффициент скольжения для двухфазных пучков горизонтальных труб с поперечным потоком может быть определен с использованием следующего соотношения:

$S = 1 + 25,7 R i ⋅ C a ⋅ (P / D) - 1 {\ displaystyle S = 1 + 25.7 {\ sqrt {Ri \ cdot Ca}} \ cdot {\ bigl (} P / D) ^ {- 1}}$ ${\ Displaystyle S = 1 + 25,7 {\ sqrt {Ri \ cdot Ca}} \ cdot {\ bigl (} P / D) ^ {- 1}}$ где число Ричардсона и капиллярное число определены как $Р я знак равно (ρ l - ρ г) 2 ⋅ г ⋅ Ymin G 2 {\ Displaystyle Ri = {\ frac {(\ rho _ {l} - \ rho _ {g}) ^ {2} \ cdot g \ cdot y_ {min}} {G ^ {2}}}}$ ${\ displaystyle Ri = {\ frac {(\ rho _ {l} - \ rho _ {g}) ^ { 2} \ cdot g \ cdot y_ {min}} {G ^ {2}}}}$ и $C a = μ l σ (x ⋅ G ϵ ⋅ ρ g) {\ displaystyle Ca = {\ frac {\ mu _ {l}} {\ sigma}} \ left ({\ frac {x \ cdot G} {\ epsilon \ cdot \ rho _ {g}}} \ right)}$ ${\ displaystyle Ca = {\ frac { \ mu _ {l}} {\ sigma}} \ left ({\ frac {x \ cdot G} {\ epsilon \ cdot \ rho _ {g}}} \ right)}$ .

Для улучшенных групп поверхностей коэффициент скольжения можно определить как:

$S = 6,71 (R i ⋅ C a) {\ displaystyle S = 6.71 {\ sqrt {(Ri \ cdot Ca)}}}$ ${\ Displaystyle S = 6.71 {\ sqrt {(Ri \ cdot Ca)}}}$

Где:

S - коэффициент скольжения, безразмерный
P - шаг осевой линии трубы
D - диаметр трубы
Нижний индекс $l {\ displaystyle l}$ $l$ - жидкая фаза
Нижний индекс $g {\ displaystyle g}$ $g$ - газовая фаза
g– ускорение свободного падения
$ymin {\ displ aystyle y_ {min}}$ $y _ {{min}}$ - минимальное расстояние между трубками
G-массовый поток (массовый расход на единицу площади)
$μ {\ displaystyle \ mu}$ $\ mu$ - динамическая вязкость
$σ {\ displaystyle \ sigma}$ $\ sigma$ - поверхностное натяжение
$x {\ displaystyle x}$ $x$ - термодинамическое качество
$ϵ {\ displaystyle \ epsilon }$ $\ epsilon$ - пустая доля

Литература