管內(nèi)氣液兩相流動壓降是水動力計算中的重要參數(shù),選取不同摩擦因子會影響到計算結(jié)果的精度。為分析不同摩擦因子的適用性,該文討論了5種常見的全液相兩相摩擦因子計算方法,對關鍵參數(shù)選取進行了敏感性分析,并將5種方法的計算結(jié)果與文獻中高壓下汽水工質(zhì)在垂直光管內(nèi)的實驗結(jié)果進行了比較。結(jié)果表明:管徑對5種計算方法的影響有限;壁面粗糙度對Chisholm方法和Chisholm B系數(shù)方法的計算結(jié)果影響較大,這2種方法的結(jié)果均隨著壁面粗糙度的增加而減小;工質(zhì)壓力的增加會導致壓降的計算結(jié)果減小;質(zhì)量流速對Chisholm方法和83國標方法的計算結(jié)果影響較大,并且質(zhì)量流速增加,計算壓降減小。計算結(jié)果與實驗結(jié)果的比較表明:在中、低干度區(qū)域,Chisholm方法、Friedel方法和改進Friedel方法的計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)比較接近;在高干度區(qū)域,83國標方法的計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)更為接近。 

【文章來源】：清華大學學報(自然科學版). 2020,60(06)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

管徑選取對經(jīng)驗關聯(lián)式計算結(jié)果的影響

圖2展示了壁面粗糙度對全液相兩相摩擦因子計算結(jié)果的影響情況。 圖中方形標記的曲線簇是Chisholm方法的計算結(jié)果, 圓形標記的曲線簇是Chisholm B系數(shù)方法的計算結(jié)果, 正三角標記的曲線簇是Friedel方法的計算結(jié)果, 倒三角標記的曲線簇是改進Friedel方法的計算結(jié)果, 五角星標記的曲線簇是83國標方法的計算結(jié)果。 每一曲線簇中, 實線代表壁面絕對粗糙度k=0.008 mm時的計算結(jié)果, 虛線代表壁面絕對粗糙度k=0.020 mm 時的計算結(jié)果, 點線代表壁面絕對粗糙度k=0.060 mm時的計算結(jié)果。從圖2a可以看到, Chisholm方法和Chisholm B系數(shù)方法對壁面粗糙度的變化比較敏感。 總體而言, 隨著壁面粗糙度的增加, 二者的計算結(jié)果減小, 但曲線的形狀基本保持不變。 當壁面粗糙度由0.020 mm增大至0.060 mm時, Chisholm方法在干度等于0.2附近有一個比較明顯的變化, 這是因為計算時從該點開始, 分氣相由光滑管區(qū)域進入粗糙管區(qū)域?qū)е碌摹?Friedel方法、 改進Friedel方法以及83國標方法在公式中均沒有考慮壁面粗糙度的影響, 因此在計算范圍內(nèi), 這3種方法的計算結(jié)果保持不變(圖2b)。

2.3 壓力對全液相兩相摩擦因子的影響圖3展示了壓力對全液相兩相摩擦因子計算結(jié)果的影響情況。 總體上看, 工質(zhì)壓力對計算結(jié)果的影響較大, 5種方法計算得到的兩相摩擦因子都隨著壓力的增加而減小。 同一壓力下, Chisholm方法和Chisholm B系數(shù)方法的計算結(jié)果比較接近, 二者在低干度區(qū)域計算得到的兩相摩擦因子數(shù)值比另外3種方法計算得到的結(jié)果偏高。 Friedel方法和改進Friedel方法的計算結(jié)果基本完全重合, 二者在低干度區(qū)域計算得到的結(jié)果與83國標方法較為接近, 但在高干度區(qū)域計算得到的結(jié)果比其他3種方法偏大。 5種方法中, 83國標方法計算得到的結(jié)果始終較小。 隨著壓力的增加, 這5種方法的計算結(jié)果之間的差異逐漸減小。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]低質(zhì)量流率垂直管圈超臨界煤粉鍋爐的水動力特性分析[J]. 張大龍,吳玉新,張海,呂俊復,劉青.  中國電機工程學報. 2014(32)

博士論文
[1]超臨界循環(huán)流化床鍋爐水冷壁熱負荷及水動力研究[D]. 呂俊復.清華大學 2005



本文編號：3518402