Гидравлическое сопротивление одно- и двухфазного потока.

При движении в трубе воды, пароводяной смеси и пара за счет сопротивления создается перепад давления между любыми ее сече­ниями. Общее уравнение полного перепада давления. Для удобства практиче­ских расчетов перепишем его в виде

Полный перепад давления между двумя произвольными сечениями обогреваемой тру­бы представляется в виде суммы перепадов, возникающих от сопротивления трения р_тр, местных сопротивлений р_м, ускорения р_уск и нивелирного перепада р_нив.

Сопротивление трения вызывается вязко­стью среды и при движении однофазного изо­термического потока в прямом канале посто­янного сечения определяется по формуле

где р_тр — сопротивление трения, Па; — приведенный коэффициент трения, 1/м; I — длина канала, м; w — скорость сре­ды, м/с; р — плотность среды, кг/м³.

Сопротивление трения для двухфазного потока принципиально можно определить по той же формуле, что и для однофазного по­тока, заменив скорость однофазного потока w скоростью пароводяной смеси ω_см, однако при этом должно быть соблюдено условие гомогенности двухфазного потока

Принимая во внимание закон сохранения массы, можно записать

Структура двухфазного потока для боль­шинства режимов течения заметно отличает­ся от гомогенной (см. рис. 9.4), и потому в по­следнее уравнение вводят поправочный коэф­фициент ф, учитывающий влияние структуры потока. Тогда при постоянном паросодержании

Потеря от трения для потока переменного паросодержания определяется по формуле

в которой х — среднее паросодержание в ка­нале;

где и — поправочные коэффициенты, учитывающие влияние структуры потока для начального х_п и конечного х« паросодержа­ния.

Потери давления в местных сопротивле­ниях возникают из-за отрыва пограничного слоя от стенки и образования вихрей в по­токе, в которых теряется значительное коли­чество энергии. Они вызываются изменением формы или направления канала, каждое из которых условно считается сосредоточенным в каком-либо сечении и не включает сопро­тивления трения.

Потери в местных сопротивлениях при те­чении однофазной среды определяют по фор­муле, аналогичной (9.43), в которой приведен­ный коэффициент трения заменен на коэффициент местного сопротивления £_м (справочные данные):

Для двухфазной среды

где £_м — условный коэффициент местного со­противления пароводяной смеси (справочные данные);. Гидравлические со­противления при поперечном обтекании труб­ного пучка однофазной средой

Коэффициент 'сопротивления при попереч­ном обтекании £_тп зависит от конструкции трубного пучка.

Для двухфазной среды

Потеря давления от ускорения вызывается изменением объема, а следовательно, и ско­рости потока. Она может возникать от увели­чения паросодержания потока при обогреве, уменьшения сечения в отсутствие обогрева или от обеих причин.

Потеря давления, обусловленная ускоре­нием потока,

Для установившегося потока

Следовательно, при р>ркр

(9.55)

Для двухфазной среды р<р_кр. Выразим v_K и и_н через массовые паросодержания

После подстановки их в (9.55) получим окончательно

(9.56)

Нивелирная составляющая потери напора для однофазного и двухфазного вертикального потока

(9.57)

Для однофазного потока р — средняя плот­ность среды на участке h,

 

При определении полного перепада давле­ния значение учитывается с положитель­ным знаком при подъемном движении, так как оно увеличивает сопротивление трубы, и с отрицательным— при опускном движении, по­скольку уже не будет сопротивлением, а, на­оборот, используется на преодоление сопро­тивления.

 

Вопрос № 218