КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ГИДРОГАЗОДИНАМИКА

других фаз поверхностями раздела, на которых скачком изменяются некоторые свойства

системы.
Компонента – отдельное вещество, входящее в систему индивидуальных веществ за вычетом числа химических уравнений, связывающих эти вещества. Иначе говоря, это минимальное количество веществ, из которых можно приготовить каждую фазу системы.

Фаза и компонента системы

Правило Фаз Гиббса

где j — число фаз;
v — число степеней свободы системы;
k — число компонентов системы;
n — число переменных, характеризующих влияние внешних условий на равновесие системы.

жидкость»;
течение «твердое тело - жидкость»;
течение «твердое тело -

газ»;
трехфазное течение.

Что такое многофазное течение?

В большинстве случаев ответ на этот вопрос можно сформулировать следующим образом: одновременное течение нескольких физически однородных веществ (фаз) с наблюдаемой поверхностью раздела.

фиктивная скорость движения i-той фазы, если предположить, что фаза занимает

все сечение трубы.

Фазовая и мнимая скорости связаны следующим соотношением

- газ» J.Weisman (1983), Mandhane J. M., Gregory G.A., Azis

K. (1974) для горизонтальных потоков.
Будем различать несколько режимов течения смеси «жидкость+газ» в цилиндрической трубе.

и газ разделены невозмущенной поверхностью раздела фаз.
1. Режим разделенного течения
При

высокой доле газовой составляющей и ее низким расходом, пленка жидкости, разделяющая фракции, может быть гладкой и фактически мало возмущенной, как изображено на рисунке Такой поток рассматривается как стратифицированный.

жидкость и газ разделены возмущенной поверхностью раздела фаз
2. Режим разделенного

волнового течения

В большинстве двухфазных потоков газовая фаза движется гораздо быстрее, чем жидкость, и поэтому в жидкой пленке, разделяющей фазы, вызывается волнение, и в смеси «жидкость газ» развивается волновое течение

и газ смешаны с несколькими возмущенными поверхностями раздела фаз. Таким

образом, если стенка трубы полностью увлажняется жидкостью, то такой режим течения характеризуется как кольцевой

3. Режим кольцевого течения

При более высоких показателях расхода газа, жидкость ведет себя как пленка, которая «ползет» по стенке трубы.

содержит пузырьковый газ.
4. Пузырьковый режим течения
Если газовая фракция в потоке

содержится в незначительном количестве, т. е. процентное содержание газа находится на низком уровне, то здесь возможны следующие разделения течения. Так, если пузырьки газа распределены в жидкости без их агрегации, то режим течения будет пузырьковым.

е. соединение газовых пузырьков в группы, то их агрегация в

жидком слое может привести к росту газового пузырька в жидкости и его достижению верхней части трубки, и тем самым нарушить непрерывность потока газа (пара) в потоке.
Жидкость между подобными газовыми пузырями будет перемещаться как некий обособленный снаряд. Такое движение жидкости в виде сплошной колонны называется «снарядом», или пробкой, а поток с подобным режимом течения называется пробковым.

был определен визуально-экспериментально) нетрудно сделать вывод, что решающими условиями перехода

режима течения от одного к другому являются соотношения между фиктивными скоростями фаз.

Режимы течения системы «газ-жидкость»

газа–скорость жидкости» и предназначенная для определения режима двухфазного течения (визуальные

схемы которых представлены выше), имеет следующий вид

Как известно, первые эксперименты по изучению многофазных течений были выполнены в горизонтальных трубах Mandhane J. M., Gregory G.A., Azis K. (1974), J. Weissman (1983).
Согласно этому критериальная теория многофазных течений носит название модель J. Weissman (1983).

базирующихся на ряде экспериментов, проведенных на многофазных течениях в трубах

различного диаметра и с различными видами флюидов. Для течений, которые были выбраны в качестве тестовых и в которых изменялся режим течения, были выбраны следующие:
смесь «вода - воздух», протекающая в трубах диаметра 1.2, 2.5 и 5.1 см, длиной 6.1 метра;
фреон 113 («жидкость+испарения жидкости»), труба диаметра 2.45 см, дли-
ной 1.52 метра.

к кольцевому течению происходит при

страцифоцированным и волновым течением