ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пленочное течение двухфазной среды из "Математическое моделирование трубопроводных сетей и систем каналов" Для оценки параметров транспортирования сопутствующих жидких фракций по круглой трубе в режиме пленочно-кольцевого течения С.Н. Пряловым и В.Е. Селезневым было предложено использовать упрощенную модель [2, 6]. Проанализируем ее построение более детально. [c.88] Гомогенная часть гетерогенной системы, отделенная от других частей поверхностью раздела, на которой скачком изменяются какие-либо свойства (и соответствующие им параметры), называется фазой [68]. Если система состоит из жидкости и пара, то жидкость представляет собой одну фазу, пар - другую. Нельзя путать и отождествлять агрегатные состояния с фазами, В то время как агрегатных состояний всего четьфе -твердое, жидкое, газообразное и плазменное, фаз - неограниченное количество. Даже у одного и того же химически чистого вещества в твердом агрегатном состоянии может быть несколько фаз (ромбическая и моноклинная сера, серое и белое олово, и др.). При небольших давлениях, когда газы мало отличаются от идеальных, в газообразном состоянии может быть только одна фаза, так как при таких условиях все газы обладают способностью смешиваться друг с другом в любых пропорциях, образуя однородную систему. В жидком состоянии в равновесии может находиться несколько фаз, например, вода и масло, керосин и вода, и др. [c.89] Кроме фазы существенное значение при исследовании равновесия термодинамических систем (как гетерогенных, так и гомогенных) имеет понятие компоненты. Это такая часть системы, содержание которой не зависит от содержания других частей [68. Смесь газов является однофазной, но многокомпонентной системой компонент в смеси химически не реагирующих газов столько, сколько в ней различных газов (см. Раздел 2.3.2). Вода, как и лед, также является однофазной системой, но однокомпонентной, так как водород и кислород в ней входят в определенном отношении количество одного зависит от количества другого. И вообще, если в фазе имеется N различных веществ (химических элементов), между которыми существует п химических реакций, то число компонент (независимых веществ) в такой фазе (Л -/ ) [68. [c.89] Структурой формой или режимом [79]) течения двухфазной смеси принято называть характерные распределения поверхностей раздела между жидкостью и газом [82]. В общем случае образование той или иной структуры течения зависит от расхода каждой из фаз, их физических свойств, расположения трубы, по которой движется смесь, способов ввода и вывода фаз смеси и от механизма их образования. [c.90] Согласно [82], при исследовании структур течения смеси, возникающих в горизонтальных и наклонных трубах, был сформулирован, обоснован и используется принцип, заключающийся в том, что смена структур течения не во всех случаях приводит к изменению зависимостей, определяющих гидродинамические величины (истинные газосодержания, гидравлические сопротивления и др.). Эти зависимости меняются только при качественном изменении раздела между жидкостью и газом. Поэтому все виды структур течения, возникающих в горизонтальных трубах, условно разделяются на три зоны. В пределах каждой из зон зависимости для описания гидродинамических величин остаются одинаковыми для всех структур. Для описания областей существования возможных структур течения в вертикальных и наклонных трубах в работе [82 использован параметр в виде отношения скорости смеси к скорости реверса жидкой фазы. При этом все структуры течения в вертикальных трубах разбиваются на две зоны. [c.90] Соответствующим образом все структуры течения смесей в вертикальных трубах могут быть разбиты на две зоны кольцевую и пробковую. [c.90] В работах [79, 82] также упоминаются дисперсно-пленочный (или дисперсно-кольцевой) и дисперсный режимы течения. Из-за динамического взаимодействия газового ядра потока и жидкой пленки на поверхности последней образуются волны, с гребней которых могут срываться капли и уноситься в ядро потока. В этом случае реализуется дисперсно-пленочный дисперсно-кольцевой)режим течения. [c.90] В обогреваемых каналах пленка может испариться, и дисперсно-кольцевой режим переходит в чисто дисперсный капельный) режим течения - течение смеси пара и капель. Этот режим является обращенным по отношению к пузьфьковому режиму. [c.90] Теоретическое решение задачи о движении двухфазных сред связано с теми или иными упрощениями реальной картины течения, той или иной степенью идеализации свойств среды. Тем не менее, система дифференциальных или интегральных уравнений для описания общего случая движения двухфазной жидкости должна учитывать принципиальную разрывность среды и происходящие в ней обменные процессы массообмен, обмен энергией и количеством движения. [c.90] Альтернативной оказывается такая схематизация, при которой исходная разрывная среда с помощью того или иного метода преобразования рассматривается как фиктивная неразрывная среда [83]. В этом случае предполагается, что каждая из фаз равномерно распределена ( размазана ) в вьщеленном объеме и является сплошной. Фиктивная среда, будучи эквивалентна исходной (в смысле предложенного преобразования), в то же время состоит из непрерывной жидкой и непрерывной паровой фаз, для которых уже можно применить аппарат дифференциального исчисления. Здесь, как и в первом случае, паровая и жидкая фазы рассматриваются как раздельные системы, между которыми происходят те или иные обменные процессы. [c.91] Следует подчеркнуть, что выбор схемы является условным приемом, поскольку решение уравнений невозможно без конкретизации структуры двухфазной среды [83. [c.91] При создании математической модели будем пренебрегать массообменом между компонентами смеси, т.е. [c.92] Поверхность 8 формируется из трех поверхностей - поперечных сечений Хг а также боковой поверхности объема У (обозначим ее через со ). Последняя поверхность для жидкой фазы является многосвязной. [c.93] Подставляя (2.85) в (2.84), имеем искомое равенство (2.83). [c.94] Спроектируем (2.94) на ось Ох и распишем каждое слагаемое. [c.96] Покажем, что рассмотренными слагаемыми в сечениях и можно пренебречь по сравнению с аналогичными слагаемыми по боковым поверхностям со , т = 1,2. [c.98] Распишем каждое слагаемое (2.125). [c.101] Определив составляющие скорости движения поверхности пленки, найдем ее проекцию на нормаль к поверхности пленки (рис. 2.10). [c.106] Рассмотрим слагаемое, учитывающее работу сил вязкого трения (см. (2.135)). [c.107] Вернуться к основной статье