多相管流第四章

石油化工多相管流研究综述及应用

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/7c1226430.html, 石油化工多相管流研究综述及应用 作者：王祺来 来源：《当代化工》2016年第02期 摘要：多相管道流动广泛存在于石油化工行业中，但目前国内外研究学者对多相管流机理问题在实验和理论方面尚存在有不一致的结论和认识，文章对多相管流研究进行调研整理，阐述了多相管流发展历程及研究现况，介绍了近些年来的研究热点，最后概述多相管流在石油化工行业的应用，对学者研究石油化工多相流管流问题起到一定理论指导。 关键词：多相管流；石油化工；研究热点；应用 中图分类号：TE 832 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）02-0345-03 Review and Application of Multiphase Pipe Flow in Petrochemical Industry WANG Qi-lai （China University of Petroleum， Beijing 102249，China） Abstract： Multiphase pipe flow is widely used in petrochemical industry， but the researchers at home and abroad do not form a unified understanding of multiphase pipe flow mechanism in experiment and theory. In this article， correlational researches of multiphase pipe flow were investigated and systemized； the developing history， research progress of multiphase pipe flow were introduced， then the research highlights of multiphase pipe flow in recent years were presented. Finally， application of multiphase pipe flow in petrochemical industry was discussed. Key words： Multiphase pipe flow； Petrochemical industry； Research highlights；Application 多相管流是研究相异组份或者相异状态的物质共同存在于管流中的动力学及传热传质规律，广泛存在于石油化工、能源动力、低温制冷及航空航天等学科领域中。在石油化工中，常常需要处理不同组份或者不同相态物质的流动问题，这种体系通常被称作多相体系，相应的流动被称为多相流[1]。两相以上的流动广泛存在于石油化工中，如石油、天然气、水三相流 动，甚至油、气、水、沙四相同时流动。 随着工业科技的发展，多相管流的原理研究及其应用俨然是石油化工领域的重要研究课题。但时至目前，研究人员仍不能彻底掌握多相流的原理，对许多问题在实验和理论方面尚存在有不一致的结论和认识，所以也还不能提出精确描述多相流动特征的模型，多相流总体的理论体系框架还很不完善，高精度、适用范围宽、便于实际应用的多相流技术还有待逐步发展，数值计算方法也还有发展空间[2]。

多相流技术的发展现状

多相流技术的发展现状 物质一般可分为气体、液体和固体三种相态。气体和液体不能承受拉力和切力，没有一定的形状，具有流动性，因此统称为流体。在流体中如有固体颗粒存在，则当流体速度相当高时，这种固体颗粒就具有与一般流体相类似的性质而可看作拟流体。这样，在一定的条件下，就可以处理气体、液体、固体三种相态的流动问题。经典流体力学所处理的只是一种相态的均质流体，即气体或液体的流动问题。但是在许多工程问题以及自然界的流动中，必须处理许多不同相态的物质混合流动的问题。通常把这种流动体系称为多相体系，称相应的流动为多相流。最普通的多相流由两个相组成，称为二相流。不同相态物质的物性有很大的差别，通常根据物质的相态，把二相流分为气液二相流，气固二相流，液固二相流等。 气液二相流在核电站反应堆及蒸汽发生器、火力发电厂锅炉、汽轮机及凝汽器、炼油厂分馏塔中蒸发和凝结过程以及在化工、天然气液化、海水淡化及制冷系统中的蒸发器、重沸器、冷凝器等方面均有广泛的应用。在内燃机和燃油炉的液体燃料燃烧过程中也很重要。近20多年来随着原子能电站的建立、高温高压火电机组的出现以及大型石油化工企业的建设，气液二相流及其传热性能在设备设计与安全运行中显得越来越重要。气固二相流在煤粉燃烧、气力输送与分离、流化床燃烧及反应器、除尘器以及在最近发展的煤的液化和气化技术中十分重要。火箭发动机排气中固体微粒的运动以及地球物理和天体物理中的尘埃流动也都涉及固体微粒的流动。液固二相流在水利工程中泥沙的沉积、化学工程中流化床反应器、液体的渗流及泥浆流动等方面均很重要。总之，多相流是一门在许多工程领域中有广泛应用的重要学科，在最近20多年中得到了迅速的发展，国际学术活动也相应增加。 多相流体力学研究的根本出发点是建立多相流模型和基本方程组。在此基础上分析各相的压强、速度、温度、表观密度和体积分数、气泡或颗粒尺寸分布、相间相互作用（如气泡或颗粒的阻力与传热传质）、颗粒湍流扩散、流型、压力降（两相流通过管道时引起的压差）、截面含气率、流动稳定性、流动的临界态等。描述多相流体可用不同的模型。对各相尺寸均较大（与流动的几何尺寸相比）的体系，可对各相内部分别运用单相流体力学模型写出各自的基本方程组。若分散相的尺寸不太大，一般用体积平均概念，即认为各相占据同一空间并相互

流体力学多相流自学作业

多相流及其应用 1.两相与多相流的定义与分类 在物理学中物质有固、液、气和等离子四态或四相。单相物质的流动称为单相流，两种混合均匀的气体或液体的流动也属于单相流。同时存在两种及两种以上相态的物质混合体的流动就是两相或多相流。在多相流动力学中，所谓的相不仅按物质的状态，而且按化学组成、尺寸和形状等来区分，即不同的化学组成、不同尺寸和不同形状的物质都可能归属不同的相。在两相流研究中，把物质分为连续介质和离散介质。气体和液体属于连续介质，也称连续相或流体相。固体颗粒、液滴和气泡属于离散介质，也称分散相或颗粒相。流体相和颗粒相组成的流动叫做两相流动。 自然界和工业过程中常见的两相及多相流主要有如下几种，其中以两相流最为普遍。(1) 气液两相流 气体和液体物质混合在一起共同流动称为气液两相流。它又可以分单组分工质如水—水蒸气的汽液两相流和双组分工质如空气—水气液两相流两类，前者汽、液两相都具有相同的化学成分，后者则是两相各具有不同的化学成分。单组分的汽液两相流在流动时根据压力和温度的变化会发生相变。双组分气液两相流则一般在流动中不会发生相变。 自然界中如下雨时的风雨交加，湖面和海面上带雾的上升气流、山区大气中的云遮雾罩。生活中沸腾的水壶中的循环，啤酒及汽水等夹带着气泡从瓶中注人杯子的流动等都属于气液两相流。现代工业设备中广泛应用着气液两相流与传热的原理和技术，如锅炉、核反应堆蒸汽发生器等汽化装置，石油、天然气的管道输送，大量传热传质与化学反应工程设备中的各种蒸发器、冷凝器、反应器、蒸馏塔、汽提塔，各式气液混合器、气液分离器和热交换器等，都广泛存在气液两相流与传热现象。 (2) 气固两相流 气体和固体颗粒混合在一起共同流动称为气固两相流。 空气中夹带灰粒与尘土、沙漠风沙、飞雪、冰雹，在动力、能源、冶金、建材、粮食加工和化工工业中广泛应用的气力输送、气流千燥、煤粉燃烧、石油的催化裂化、矿物的流态化焙烧、气力浮选、流态化等过程或技术，都是气固两相流的具体实例。 严格地说，固体颗粒没有流动性，不能作流体处理。但当流体中存在大量固体小粒子流

多相流模拟知识讲解

多相流模拟

多相流模拟介绍 自然界和工程问题中会遇到大量的多相流动。物质一般具有气态、液态和固态三相，但是多相流系统中相的概念具有更为广泛的意义。在多项流动中，所谓的“相”可以定义为具有相同类别的物质，该类物质在所处的流动中具有特定的惯性响应并与流场相互作用。比如说，相同材料的固体物质颗粒如果具有不同尺寸，就可以把它们看成不同的相，因为相同尺寸粒子的集合对流场有相似的动力学响应。本章大致介绍一下Fluent中的多相流建模。 多相流动模式 我们可以根据下面的原则对多相流分成四类： ?气-液或者液-液两相流： o气泡流动：连续流体中的气泡或者液泡。 o液滴流动：连续气体中的离散流体液滴。 o活塞流动：在连续流体中的大的气泡 o分层自由面流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。 ?气-固两相流： o充满粒子的流动：连续气体流动中有离散的固体粒子。 o气动输运：流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床，以及各向同性流。 o流化床：由一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器导入筒内。从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。改变气体的流量，就会有气泡不断的出 现并穿过整个容器，从而使得颗粒在床内得到充分混合。 ?液-固两相流

o泥浆流：流体中的颗粒输运。液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。在泥浆流中，Stokes数通常小于1。当Stokes数大于1时，流动成为 流化（fluidization）了的液-固流动。 o水力运输：在连续流体中密布着固体颗粒 o沉降运动：在有一定高度的成有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质。随后，流体将会分层，在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤积 层，在顶部出现了澄清层，里面没有颗粒物质，在中间则是沉降层，那里的粒 子仍然在沉降。在澄清层和沉降层中间，是一个清晰可辨的交界面。 三相流 (上面各种情况的组合) 多相系统的例子 ?气泡流例子：抽吸，通风，空气泵，气穴，蒸发，浮选，洗刷 ?液滴流例子：抽吸，喷雾，燃烧室，低温泵，干燥机，蒸发，气冷，刷洗 ?活塞流例子：管道或容器内有大尺度气泡的流动 ?分层自由面流动例子：分离器中的晃动，核反应装置中的沸腾和冷凝 ?粒子负载流动例子：旋风分离器，空气分类器，洗尘器，环境尘埃流动 ?风力输运例子：水泥、谷粒和金属粉末的输运 ?流化床例子：流化床反应器，循环流化床 ?泥浆流例子: 泥浆输运，矿物处理 ?水力输运例子：矿物处理，生物医学及物理化学中的流体系统 ?沉降例子：矿物处理 多相建模方法 计算流体力学的进展为深入了解多相流动提供了基础。目前有两种数值计算的方法处理多相流：欧拉－拉格朗日方法和欧拉－欧拉方法。 欧拉－拉格朗日方法

多相管流理论与计算

《多相管流理论与计算》综合复习资料 一、判断题 1、油水混合物在井筒中的流动是两相流动。√ 2、流型图直观地表示了各种流型在管道中流动的外观特征。× 3、均相流动模型可较准确地计算泡状流的流动规律。√ 4、在其它条件相同的前提下，油井含水率越高，则井口产出液的温度越低。× 5、一般情况下，在垂直多相管流的压力损失中重位损失所占的比重最大。√ 6、忽略滑脱时，气液混合物的体积含气率等于空隙率。√ 7、分相流动模型可较准确地计算环状流的流动规律。√ 8、丹斯—若斯方法和哈格多恩—布朗方法都是分流动型态计算的方法。× 9、在计算环空气液流动时可采用当量直径来计算流速和摩擦系数。× 10、天然气在井筒中的流动是单相流动。√ 11、在其它条件相同的前提下，油井产量越高，则井口产出液的温度越高。√ 12、在泡流条件下，加速度损失所占比重较小，可以忽略不计。√ 13、垂直井筒气液流动中，泡状流的滑脱损失大于段塞流。√ 二、选择题（可能有多个答案） 1、水、水蒸气共同流动的体系是一个：（BC ） A）单相流体系B）两相流体系 C）单工质体系D）双工质体系 2、油气混合物在垂直井筒中流动可能出现的流动型态是：（ ABCDF ） A）泡状流B）弹状流 C）段塞流D）环状流 E）层状流F）雾状流 3、垂直向上气液两相段塞流中，描述准确的是：（ AC ） A）气液滑脱速度v s>0 B）气液滑脱速度v s<0 C）气液滑动比s>1 D）气液滑动比s<1 4、均相流动模型可准确地计算哪种流型的流动规律（ A ） A）泡状流B）段塞流 C）层状流D）环状流 5、在垂直向上气液两相流动中，滑脱损失最小的流动型态是：（ B ） A）泡状流B）雾状流 C）段塞流D）环状流 6、气液两相流的研究方法包括：（ABD ） A）经验方法B）半经验方法 C）数值计算方法D）理论分析方法 7、以下流型属于水平管道中油气混合物的流动型态的是：（ ABCDEF ） A）泡状流B）团状流 C）段塞流D）环状流 E）层状流F）雾状流 8、在垂直向上气液两相流中，流体的真实密度ρ与流动密度ρ’的关系为（A ） A）ρ > ρ’B）ρ = ρ’ C）ρ < ρ’ 9、分相流动模型可准确地计算哪种流型的流动规律（ CD ） A）泡状流B）段塞流

第18章 多相流模拟

王巍雄——2003-6-19 18.多相流模拟介绍 自然界和工程问题中会遇到大量的多相流动。物质一般具有气态、液态和固态三相，但是多相流系统中相的概念具有更为广泛的意义。在多项流动中，所谓的“相”可以定义为具有相同类别的物质，该类物质在所处的流动中具有特定的惯性响应并与流场相互作用。比如说，相同材料的固体物质颗粒如果具有不同尺寸，就可以把它们看成不同的相，因为相同尺寸粒子的集合对流场有相似的动力学响应。本章大致介绍一下Fluent中的多相流建模。第19章和第20章将会详细介绍本章所提到的内容。第20章会介绍一下融化和固化方面的内容 ?18.1多相流动模式 ?18.2多相系统的例子 ?18.3多相建模方法 ?18.4多相流模型的选择 18.1多相流动模式 我们可以根据下面的原则对多相流分成四类： ?气-液或者液-液两相流： o气泡流动：连续流体中的气泡或者液泡。 o液滴流动：连续气体中的离散流体液滴。 o活塞流动:在连续流体中的大的气泡 o分层自由面流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。 ?气-固两相流： o充满粒子的流动：连续气体流动中有离散的固体粒子。 o气动输运：流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床，以及各向同性流。 o流化床：由一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器导入筒内。从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。改变气体的流量，就会有气泡不断 的出现并穿过整个容器，从而使得颗粒在床内得到充分混合。 ?液-固两相流 o泥浆流：流体中的颗粒输运。液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。在泥浆流中，Stokes数（见方程18.4-4）通常小于1。当Stokes 数大于1时，流动成为流化（fluidization）了的液-固流动。 o水力运输:在连续流体中密布着固体颗粒 o沉降运动:在有一定高度的成有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质。随后，流体将会分层，在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤 积层，在顶部出现了澄清层，里面没有颗粒物质，在中间则是沉降层，那里 的粒子仍然在沉降。在澄清层和沉降层中间，是一个清晰可辨的交界面。 ?三相流(上面各种情况的组合)

两相流、多相流

两相流的概念及类型两相物质(至少一相为流体)所组成的流动系统。若流动系统中物质的相态多于两个，则称为多相流，两相或多相流是化工生产中为完成相际传质和反应过程所涉及的最普遍的粘性流体流动。通常根据构成系统的相态分为气液系、液液系、液固系、气固系等。气相和液相可以以连续相形式出现，如气体-液膜系统；也可以以离散的形式出现,如气泡-液体系统，液滴-液体系统。固相通常以颗粒或团块的形式处于两相流中。 两相流的流动形态有多种。除了同单相流动那样区分为层流和湍流外，还可以依据两相相对含量（常称为相比）、相界面的分布特性、运动速度、流场几何条件（管内、多孔板上、沿壁面等）划分流动形态。对于管内气液系统，随两相速度的变化，可产生气泡流、塞状流、层状流、波状流、冲击流、环状流、雾状流等形态；对于多孔板上气液系可以产生自由分散的气泡、蜂窝状泡沫、活动泡沫、喷雾等形态。 两相流研究的一个基本课题是判断流动形态及其相互转变。流动形态不同，则热量传递和质量传递的机理和影响因素也不同。例如多孔板上气液两相处于鼓泡状态时，正系统混合物（浓度增加时表面张力减低）的板效率(见级效率)高于负系统混合物（浓度增加时表面张力增加）；而喷射状态下恰好相反。两相流研究的另一个基本课题，是关于分散相在连续相中的运动规律及其对传递和反应过程的影响。当分散相液滴或气泡时，有很多特点。例如液滴和气泡在运动中会变形，在液滴或气泡内出现环流，界面

上有波动，表面张力梯度会造成复杂的表面运动等。这些都会影响传质通量，进而影响设备的性能。两相流研究的课题，还有两相流系统的摩擦阻力，系统的振荡和稳定性等。 两相流研究模型两相流的理论分析比单相流困难得多，描述两相流的通用微分方程组至今尚未建立。大量理论工作采用的是两类简化模型：①均相模型。将两相介质看成是一种混合得非常均匀的混合物，假定处理单相流动的概念和方法仍然适用于两相流，但须对它的物理性质及传递性质作合理的假定；②分相模型。认为单相流的概念和方法可分别用于两相系统的各个相，同时考虑两相之间的相互作用。两种模型的应用都还存在不少困难，但在计算技术发展的推动下颇有进展。 气体和液体混合物的两相流动体系。通常分为单成分两相流和双成分两相流。前者是具有相同化学成分的同质异态两相流，如水和蒸汽两相流；后者是具有不同化学成分的异质异态两相流，如水和空气两相流。气-液流动包括掺有气泡的液体流动和带有液滴的气体流动，如掺气水流和含雾滴的大气流动等。气-液流动因管道压力、流量、热负荷、流向、工质物性等的不同，可形成各种不同流型。竖管中最常见的流型（见图）有：细小气泡散布于液相中的气泡状流型；管中心为气弹、壁附近为连续液膜的气弹状流型；管中心为夹带细小液滴的气核和壁附近为连续液膜的环状流型；气相中含细小液滴和壁附近无连续液膜的雾状

计算井筒多相管流的Beggs-Brill方法

第四节计算井筒多相管流的Beggs-Brill方法 一、教学目的 了解Beggs-Brill方法计算压力时流态的划分方法以及压力计算方法。 二、教学重点、难点 教学重点： 1、Beggs-Brill压力降公式及流动型态的划分方法； 2、各种流动型态下持液率的计算方法。 教学难点： 1、持液率的计算方法。 三、教法说明 课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关流态图形。 四、教学内容 本节主要介绍两个方面的问题： 1、基本方程. 2、Beggs-Brill方法的流型分布图及流型判别式. 3、持液率及混合物密度的确定. 4、阻力系数λ. (一)基本方程 Beggs-Brill方法是可用于水平、垂直和任意倾斜气液两相管流动计算的方法，是1973年，Beggs和Brill根据在长15m，直径1inch 和1.5inch聚炳烯管中，用空气和水进行实验的基础上提出的。

实验参数范围： 气体流量 0—0.098 m3/s ；液体流量 0—0.0019 m3/s ；持液率 0—0.87m3/m3； ①按三类流型建立流型分布图，并 在分离流与间歇流之间增加了过 渡区，处于过渡区的流动采用内 插法。

② 先按水平管流计算，然后采用校正系数校正成相应的倾斜管流。 ③ 既可用于水平管，也可用于垂直管和倾斜面的上坡与下坡流 动。 化，则： dZ dp p vv dZ dp sg ρ-=??? ??加速度 A Q v g sg /= (4)总压力梯度（Beggs-Brill 方法的基本方程）

[] {}p vv H H DA Gv g H H dZ dp sg L g L L L g L L /)1(12sin )]1([-+-+ -+=- ρρλθρρ （二）Beggs - Brill 方法的流型分布图及流型判别式 1、流型图： 该图以弗鲁德数N Fr 为纵坐标，入口体积含液率（无滑脱持液率）E l 为横坐标。 gD N Fr /2υ= )/(g l l l Q Q Q E += 该图为修正后的流型图（虚线），图中用四条线L 1、L 2、L 3、L 4分成四个流型区，在分离流与间歇流之间增加了过渡区。 分区线方程如下： L 1=316E l 0.302 L 2=92.52×10-5E l -2.4684 L 3=0.10E l -1.4516 L 4=0.5E l -6.733

多相流理论建模

多相流理论在石油化工领域的应用研究综述 摘要:多相管道流动广泛存在于石油化工行业中，但目前国内外研究学者对多相管流机理问题在实验和理论方面尚存在有不一致的结论和认识，通过阅读相关领域文献，本文对多相管流研究进行调研整理,阐述了多相管流发展历程及研究现况，介绍了近些年来的研究热点，最后概述多相管流在石油化工行业的应用。关键词：多相管道，石油化工，研究热点，应用。 1.引言 多相管流是研究相异组份或者相异状态的物质共同存在于管流中的动力学及传热传质规律，广泛存在于石油化工、能源动力、低温制冷及航空航天等学科领域中。在石油化工中,常常需要处理不同组份或者不同相态物质的流动问题,这种体系通常被称作多相体系,相应的流动被称为多相流[1]。两相以上的流动广泛存在于石油化工中,如石油、天然气、水三相流动,甚至油、气、水、沙四相同时流动。 随着工业科技的发展，多相管流的原理研究及其应用俨然是石油化工领域的重要研究课题。但时至目前，研究人员仍不能彻底掌握多相流的原理，对许多问题在实验和理论方面尚存在有不一致的结论和认识,所以也还不能提出精确描述多相流动特征的模型，多相流总体的理论体系框架还很不完善，高精度、适用范围宽、便于实际应用的多相流技术还有待逐步发展,数值计算方法也还有发展空间[2]。 2.多相管流研究历史和现状 2.1研究历史 1949年，Lockhart-Martineli[3]首次提出利用经验关系代数式来求解多相管流的流动特性参数,直到上个世纪80年代,多相管流的学者都在探讨较广泛的流动前提下,广泛得到实验数据和现场数据，并利用统计学等数学的方法,得出相应经验或者半经验的公式。其优势是计算简单,在实验范围内计算精度高，其缺陷是只适合在特定的条件下应用。 此后研究学者们几乎都将科研重心转到了机理研究上,探究多相管流的物理特性,建立相应数学物理模型,用数值方法简化并利用计算器得出其解。Barnea[4]提出的统一流动模型适用任意倾角下的流型判断,并指出各种流型之间变化的规律。Taitel[5]的段塞流动适用于任意倾角，根据质量守恒定理得出单元段塞内的平均持液率，根据动量定理得出液膜区长度和一个段塞单元长度,根据作用力定理得出通过段塞单元的压降。Alves[6]的统一环状流模型在任意倾角均适用,发现环状流和分层流流型有许多共同点,不同点是环状流的气芯在中，使气液相界面间摩阻系数计算方式不同。Gozllez[7]的统一泡状流数理模型能对泡状流中的液体持液率进行精确预测。统一流动模型的优势是其精度较高，可以得到流型的流动原理并且有更宽泛的适用性。 随着多相管流的研究深入，研究者逐渐从研究现象向原理研究发展，因为研究多相流机理才可以真正抓住流型及各种流型变换的本质。B.D.wood[8]等人对段塞流在下倾管中运动原理进行分析,发现下倾管为大倾角时，不会出现段塞流，而仅仅在下倾角较小时，由于长波出现导致流型不稳定才会出现段塞流。Taitel[9]等人对水平管、上倾管中产生段塞流的本质进行深入的分析研究,认为多相管路的扰动、管路倾斜角度的变化以及气液两相流量的变化等情况使管中出现Kelvin-Helmholtz小波的不稳定现象是水平管和上倾管中易出现段塞流的本质因

两相流、多相流讲课讲稿

两相流、多相流

两相流的概念及类型两相物质(至少一相为流体)所组成的流动系统。若流动系统中物质的相态多于两个，则称为多相流，两相或多相流是化工生产中为完成相际传质和反应过程所涉及的最普遍的粘性流体流动。通常根据构成系统的相态分为气液系、液液系、液固系、气固系等。气相和液相可以以连续相形式出现，如气体-液膜系统；也可以以离散的形式出现,如气泡-液体系统，液滴-液体系统。固相通常以颗粒或团块的形式处于两相流中。 两相流的流动形态有多种。除了同单相流动那样区分为层流和湍流外，还可以依据两相相对含量（常称为相比）、相界面的分布特性、运动速度、流场几何条件（管内、多孔板上、沿壁面等）划分流动形态。对于管内气液系统，随两相速度的变化，可产生气泡流、塞状流、层状流、波状流、冲击流、环状流、雾状流等形态；对于多孔板上气液系可以产生自由分散的气泡、蜂窝状泡沫、活动泡沫、喷雾等形态。 两相流研究的一个基本课题是判断流动形态及其相互转变。流动形态不同，则热量传递和质量传递的机理和影响因素也不同。例如多孔板上气液两相处于鼓泡状态时，正系统混合物（浓度增加时表面张力减低）的板效率(见级效率)高于负系统混合物（浓度增加时表面张力增加）；而喷射状态下恰好相反。两相流研究的另一个基本课题，是关于分散相在连续相中的运动规律及其对传递和反应过程的影响。当分散相液滴或气泡时，有很多特点。例如液滴和气泡在运动中会变形，在液滴或气泡内出现环

流，界面上有波动，表面张力梯度会造成复杂的表面运动等。这些都会影响传质通量，进而影响设备的性能。两相流研究的课题，还有两相流系统的摩擦阻力，系统的振荡和稳定性等。 两相流研究模型两相流的理论分析比单相流困难得多，描述两相流的通用微分方程组至今尚未建立。大量理论工作采用的是两类简化模型：①均相模型。将两相介质看成是一种混合得非常均匀的混合物，假定处理单相流动的概念和方法仍然适用于两相流，但须对它的物理性质及传递性质作合理的假定；②分相模型。认为单相流的概念和方法可分别用于两相系统的各个相，同时考虑两相之间的相互作用。两种模型的应用都还存在不少困难，但在计算技术发展的推动下颇有进展。 气体和液体混合物的两相流动体系。通常分为单成分两相流和双成分两相流。前者是具有相同化学成分的同质异态两相流，如水和蒸汽两相流；后者是具有不同化学成分的异质异态两相流，如水和空气两相流。气-液流动包括掺有气泡的液体流动和带有液滴的气体流动，如掺气水流和含雾滴的大气流动等。气-液流动因管道压力、流量、热负荷、流向、工质物性等的不同，可形成各种不同流型。竖管中最常见的流型（见图）有：细小气泡散布于液相中的气泡状流型；管中心为气弹、壁附近为连续液膜的气弹状流型；管中心为夹带细小液滴的气核和壁附近为连续液膜的环状流型；气相中含细小液滴和壁附近无连续液膜的雾状流

多相管流程序

附录2 Hagedorn-Brown方法求垂直管流压力的计算程序（VC）#include #include double p1,p2,ave_p,pc,ave_T,T_pc,T_pr,P_pr; double A[16],x,u_g1,ug; double rg = 0.576; double z = 0.85; double eg,e1; double rw = 1.1926; double qw; double A1,d = 0.062; double q_sc = 0.2315; double Bg; double v_sl,v_sg; double Gm_A; double N_gv,N_lv,N_l,N_D,a = 0.06; double g = 9.81; double ul = 0.0008; double CN1 = 0.0019; double result_7; double Hl_q = 0.47; double result_8; double q = 1.00; double result_9; double e_m; double v_m,u_m,R_em,e_ns; double r1; double f_m; double dh,dp; void get_sum1() { p1 = 10; p2 = 45.26; ave_p = (p1 + p2) / 2; pc = 4.669; P_pr = ave_p / pc; ave_T = 60 + 273; T_pc = 193.3; T_pr = ave_T / T_pc; printf("P_pr = %.2lf\tT_pr = %.2lf\n",P_pr,T_pr); } void get_sum2()

多相流理论

多相流理论论文 姓名：王建才 专业：化工过程机械

卧式换热器管程的流型分析 摘要：换热器主要是实现化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业中热量的转化，在换热器的管程中分析流体的流型对换热至关重要，控制流量、温度可使得换热效率达到最佳。本文介绍了管程中的几种流型的现状、原理和特征。关键字：换热器气液两相水平流动流型分析 Abstract: The heat exchanger is important to achieve chemical, oil refining, petrochemical, power, nuclear power and other industrial transformation of the heat ,in the heat exchanger tube in the analysis of fluid flow on the heat transfer is essential,to control flow and temperature can make optimal heat transfer efficiency. This article describes the tube in the status , principles and characteristics of several flow patterns. Keywords: Heat exchanger Gas-liquid two-phase Horizontal flow Flow analysis 1．前言 换热器在工业中用途十分广泛，对换热器的管程和壳程的流型分析对换热相当重要。卧式换热器中管程不同的流速会对应于不同的流型，不同的温度含气量

18章 多相流模拟介绍

18. 多相流模拟介绍 自然界和工程问题中会遇到大量的多相流动。物质一般具有气态、液态和固态三相，但是多相流系统中相的概念具有更为广泛的意义。在多项流动中，所谓的“相”可以定义为具有相同类别的物质，该类物质在所处的流动中具有特定的惯性响应并与流场相互作用。比如说，相同材料的固体物质颗粒如果具有不同尺寸，就可以把它们看成不同的相，因为相同尺寸粒子的集合对流场有相似的动力学响应。本章大致介绍一下Fluent中的多相流建模。第19章和第20章将会详细介绍本章所提到的内容。第20章会介绍一下融化和固化方面的内容 ?18.1 多相流动模式 ?18.2 多相系统的例子 ?18.3 多相建模方法 ?18.4 多相流模型的选择 18.1 多相流动模式 我们可以根据下面的原则对多相流分成四类： ?气-液或者液-液两相流： o气泡流动：连续流体中的气泡或者液泡。 o液滴流动：连续气体中的离散流体液滴。 o活塞流动: 在连续流体中的大的气泡 o分层自由面流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。 ?气-固两相流： o充满粒子的流动：连续气体流动中有离散的固体粒子。 o气动输运：流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床，以及各向同性流。 o流化床：由一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器导入筒内。从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。改变气体的流量，就会有气泡不断 的出现并穿过整个容器，从而使得颗粒在床内得到充分混合。 ?液-固两相流 o泥浆流：流体中的颗粒输运。液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。在泥浆流中，Stokes数（见方程18.4-4）通常小于1。当Stokes 数大于1时，流动成为流化（fluidization）了的液-固流动。 o水力运输: 在连续流体中密布着固体颗粒 o沉降运动: 在有一定高度的成有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质。随后，流体将会分层，在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤 积层，在顶部出现了澄清层，里面没有颗粒物质，在中间则是沉降层，那里 的粒子仍然在沉降。在澄清层和沉降层中间，是一个清晰可辨的交界面。 ?三相流(上面各种情况的组合) 上述的各种流动模式如图18.1.1所示：

基于BP 神经网络的多相管流模型优选及应用分析

基于BP神经网络的多相管流模型优选及应用分析1钟海全1，李颖川1,2，刘永辉1，李成见3，李伟3 1.西南石油大学，成都（610500 ） 2.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室，西南石油大学，成都（610500） 3.中海石油（中国）有限公司北京研究中心，北京（100027） E-mail：jet_haier@https://www.wendangku.net/doc/7c1226430.html, 摘要：应用91井次的油气井测试数据对Ansari、Hagedorn&Brown Revised、Duns&Ros、Gray以及Beggs&Brill Revised模型进行了评价分析，结果表明：最适合的模型主要有Hagedorn&Brown Revised模型和Ansari模型，其最佳井数分别占50.5％和35.2％。为了对于特定的油井条件优选出最佳的计算模型，本文提出了利用神经网络优选多相管流模型的方法，建立了BP神经网络模型，给出了完整的学习算法程序框图，提出采用动量算法修改隐含层权值，采用基于指数平滑的方法修改输出层权值，从而有效地减少了抖动。应用油气井测试数据及管流模型评价结果，研究了神经网络输入层、输出层及隐含层神经元个数对预测准确率的影响，结果表明：合理的BP神经网络模型能很好的预测最佳管流模型，其预测准确率可高达100％。 关键词：BP神经网络；管流模型；BP算法；模型优选；误差 井筒多相流动压力梯度无论是在完井管柱设计，预测油气井产能，还是人工举升设计方面都是非常重要的，但由于多相流流型的多变性和流动机理的复杂性，要寻求适用于任何流动条件下的多相流压降计算方法是非常困难的。迄今已发展了许多经验相关式和机理模型[1～4]，但这些方法均具有一定的适用条件。理论上，应该通过测量确定多相流井筒压力分布，但通常测量成本较高或无法下入测量工具而无法获得。因此，只能根据油气井生产的实际条件优选多相流模型来预测井筒压力分布。为了对于特定的油井条件优选出最佳的管流计算模型，本文提出了一种优选多相管流计算模型的新方法，该方法应用了BP神经网络模型确定最佳管流模型，方法的流程如图1所示。 1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金项目“气举采油多相瞬态流实验与理论研究”(NO.20060615002)部分成果；四川省自然科学基金项目“深层有水气井球塞助喷气液球三相流动实验与理论研究”(NO. 2006ZD042)部分成果的资助。 - 1 -

《多相管流理论与计算》第一阶段

1．第1题单选题不属于垂直气液两相管流的流动型态是：() A、泡状流 B、雾状流 C、波状流 D、环状流 标准答案：C 您的答案：C 题目分数：12 此题得分：12.0 批注： 2．第2题单选题处理油水混合物中水的影响时，当前的主要方法为：() A、按照油、水混合物的质量含水率进行加权处理 B、按照油、水混合物的体积含水率进行加权处理 C、将油、水混合物视为单一的油相 D、将油、水混合物视为单一的水相 标准答案：B 您的答案：B 题目分数：12 此题得分：12.0 批注： 3．第3题单选题以下不需要区分流动型态就可以进行压力梯度计算的方法是：() A、丹斯—若斯方法 B、哈格多恩—布朗方法 C、贝格斯－布里尔方法 D、奥齐斯泽斯基方法

标准答案：B 您的答案：B 题目分数：12 此题得分：12.0 批注： 4．第4题单选题 均相流动模型可准确地计算哪个流型的流动规律（） A、泡状流 B、段塞流 C、分层流 D、环状流 标准答案：A 您的答案：A 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 5．第5题单选题 可用来计算定向井井筒压力分布的计算方法是：（） A、丹斯?若斯方法 B、奥齐斯泽斯基方法 C、哈格多恩?布朗方法 D、贝格斯－布里尔方法 标准答案：D 您的答案：D 题目分数：2

此题得分：2.0 批注： 6．第6题单选题在垂直向上气液两相流动中，滑脱损失最小的流动型态是：() A、泡状流 B、雾状流 C、段塞流 D、环状流 标准答案：B 您的答案：B 题目分数：12 此题得分：12.0 批注： 7．第7题单选题可用来计算定向井井筒压力分布的计算方法是：() A、丹斯—若斯方法 B、奥齐斯泽斯基方法 C、哈格多恩—布朗方法 D、贝格斯－布里尔方法 标准答案：D 您的答案：D 题目分数：12 此题得分：12.0 批注： 8．第8题单选题倾斜气液两相管流中持液率与倾角间出现依存关系是因为：() A、重力和粘滞力的影响 B、重力和惯性力的影响

多相管流理论与计算第一阶段在线作业(自测)

1．第1题单选题 以下不需要区分流动型态就可以进行压力梯度计算的方法是： （） A、丹斯-若斯方法 B、哈格多恩-布朗方法 C、阿济兹-戈威尔-福格拉锡方法 D、奥齐斯泽斯基方法 标准答案：B 您的答案：B 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 2．第2题单选题处理油水混合物中水的影响时，当前的主要方法为：() A、按照油、水混合物的质量含水率进行加权处理 B、按照油、水混合物的体积含水率进行加权处理 C、将油、水混合物视为单一的油相 D、将油、水混合物视为单一的水相 标准答案：B 您的答案：B 题目分数：12 此题得分：12.0 批注： 3．第3题单选题倾斜气液两相管流中持液率与倾角间出现依存关系是因为：() A、重力和粘滞力的影响 B、重力和惯性力的影响 C、重力和表面张力的影响

D、表面张力和粘滞力的影响 标准答案：A 您的答案：A 题目分数：12 此题得分：12.0 批注： 4．第4题单选题在垂直向上气液两相流动中，滑脱损失最小的流动型态是：() A、泡状流 B、雾状流 C、段塞流 D、环状流 标准答案：B 5．第5题单选题 在垂直向上气液两相流中，一般情况下，β与φ的关系为 （） A、β > φ B、β = φ C、β < φ 标准答案：A 您的答案：A 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 6．第6题单选题 均相流动模型可准确地计算哪个流型的流动规律（） A、泡状流 B、段塞流

C、分层流 D、环状流 标准答案：A 您的答案：A 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 7．第7题单选题 可用来计算定向井井筒压力分布的计算方法是：（） A、丹斯?若斯方法 B、奥齐斯泽斯基方法 C、哈格多恩?布朗方法 D、贝格斯－布里尔方法 标准答案：D 您的答案：D 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 10．第10题单选题不属于垂直气液两相管流的流动型态是：() A、泡状流 B、雾状流 C、波状流 D、环状流 标准答案：C 您的答案：C 题目分数：12 此题得分：12.0 批注：

近期多相流基础理论研究综述

第35卷 第9期2001年9月 西 安 交 通 大 学 学 报 JOU RNAL OF XI AN JIAOTONG U NIVERSITY Vol.35 9 Sep.2001 文章编号:0253-987X(2001)09 0881 05 近期多相流基础理论研究综述 林宗虎,王 栋,王树众,林 益 (西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安) 摘要:近年来,国际上对多相流的研究兴趣在持续增长.为了进一步促进多相流研究工作的开展,对近6年来国内外在多相流基础理论方面的主要研究进行了综述.内容主要涉及到多相流流型、流型图、压力降、截面含气率、截面含液率、特种管件内的多相流、液汽、喷汽及数值计算等.附有参考文献50篇. 关键词:多相流;基础理论;流型 中图分类号:O359 文献标识码:A Recent Trend Towards Basic Theory of Multiphase Flow L in Zonghu,Wang Dong,Wang Shuz hong,Lin Yi (School of Energy an d Pow er Engineering,Xi an Jiaotong Universi ty,Xi an710049,China) Abstract:In order to promote the research work of multiphase flow,the research and application ten dency of multiphase flow theory in the world w ithin recent six y ears is review ed.T he rev iew ing con tents of the theory consist of multiphase flow pattern,flow pattern map,pressure drop,void fraction, hold up,multiphase flow in special tube elements,flooding,geysering and numerical calculation,etc. 50references are included. Keywords:multip hase f low;basic theory;f low patter n 近年来国际上对多相流的研究兴趣在持续增长,其原因在于多相流不仅在一系列现代工程中得到广泛应用而且对促进这些工程设备的发展和创新也起到了重要作用.涉及多相流的工程设备有新型的相变换热器、锅炉、蒸发器、凝结器、空间设备、制冷机、核反应堆、分离设备、过滤设备、流化床反应器、气力输送设备、液力输送设备、石油工程设备和多相流泵等. 每年发表的有关多相流方面的论文数以千计,因此要在一篇论文中对近期多相流研究工作进行全面综述,实非易事.本文拟对其中的一些有关多相流研究的新课题、具有实用意义的新项目以及能促进多相流学科发展的新研究内容进行扼要论述,以探明多相流的研究方向.文中所涉及的论文发表时间范围主要为1995年到2000年. 1 多相流流型和流型图 多相流流型和流型图对确定多相流的组分、分相流压力降和传热系数是十分重要的.此外,流型对 收稿日期:2001 04 10. 作者简介:林宗虎(1933~),男,教授,中国工程院院士. 基金项目:国家自然科学基金重大资助项目(59995460-5);国家重点基础研究发展规划资助项目(G1999022308).

井筒多相管流计算模型研究

井筒多相管流计算模型研究 多相流理论是贯穿石油生产全过程的基本理论，也是抽油井生产系统设计中涉及的主要理论之一。无论是动、静液面与流压、静压等间的换算，还是下泵深度的确定、液柱载荷的计算等，均是以井筒多相流理论为基础的。 1973年，Beggs 和Brill 基于由均相流动能量守恒方程式得出的压力梯度计算方法，它将气液两相管流的流型归并为分离流、间歇流和分散流，并在分离流与间歇流之间增加了过渡流，采用了内插法计算。 9.3.2.1 基本方程 在假设气液混合物既未对外作功，也未受外界功的条件下，单位质量气液混合物稳定流动的机械能量守恒方程为： dZ dv v dZ dE g dZ dp ρρ θρ++=-sin (9-14) 式中，p 为压力；ρ为气液混合物平均密度；g 为加速度；v 为混合物平均流速； dE 为单位质量的气液混合物的机械能量损失；Z 为流动方向管长；θ为管线与 水平方向的夹角。 上式右端三项表示了气液两相管流的压力降消耗于三个方面：位差、摩擦和加速度。 加速度摩擦位差??? ??+??? ??+??? ??=- dZ dP dZ dP dZ dP dZ dP (1) 位差压力梯度：消耗于混合物静水压头的压力梯度。 θρsin g dZ dp =? ?? ??位差 =[]θρρsin )1(g H H L g L L -+ 式中，L ρ为液相密度；g ρ为气相密度；L H 为持液率，在流动的气液混合物中液相的体积份数，小数。 (2) 摩擦压力梯度：克服管壁流动阻力消耗的压力梯度。 ρλD v dZ dp 22 =? ?? ??摩擦 v D A G 2/λ= 式中，λ为流动阻力系数；D 为管的内径；A 为管的流通截面积；G 为混合物的质量流量。 (3) 加速度压力梯度：由于动能变化而消耗的压力梯度。 dZ dv v dZ dp ρ=? ?? ??加速度 在忽略液体压缩性和考虑到气体质量流速变化远远小于气体密度变化，并应