РД 24.035.05-89 Методические указания. Тепловой и гидравлический расчет теплообменного оборудования АЭС

     9.1. Исходные предпосылки

9.1.1. Двухфазные течения характеризуются наличием внутренней нестационарности и разрывности каждой из фаз, что проявляется в возникновении в потоке большого количества различных образований (пузырьки, капли, пена, струи), изменяющихся как в пространстве, так и во времени. Отмеченные особенности являются причиной крупномасштабных пульсаций всех гидродинамических параметров и различных структур течения, характер которых зависит от физических свойств фаз, их концентраций и скоростей, а также от направления движения жидкости и пара (газа) относительно друг друга и вектора силы тяжести. Характер течения двухфазного потока необходимо учитывать при расчете гидравлических сопротивлений трактов теплообменных аппаратов.

9.1.2. По характеру взаимного движения фаз различают следующие формы движения двухфазного потока:

подъемное однонаправленное ("спутное") течение жидкой и газообразной фаз;

опускное однонаправленное ("спутное") течение жидкой и газообразной фаз;

противоточное движение фаз при опускном течении жидкости.

В горизонтальных каналах реализуется "спутное" течение. В наклонных каналах характер взаимного движения фаз в зависимости от угла наклона приближается к течению в вертикальных или горизонтальных системах.

9.1.3 По структуре течения различают следующие основные (укрупненные) режимы течения двухфазного потока:

снарядно-пузырьковый, при котором пузыри или "снаряды" пара различного размера движутся в потоке жидкости;

дисперсно-кольцевой, при котором по стенке движется пленка жидкости, а в ядре потока - пар с каплями жидкости;

дисперсный, при котором обогреваемая стенка канала сухая, а в потоке движутся капли жидкости.

9.1.4. В некоторых случаях представляется целесообразным проводить более детальную классификацию режимов течения. В вертикальных каналах различают пузырьковый, снарядный, пенный, кольцевой, дисперсно-кольцевой и дисперсный режимы (черт.17). Возможна и более детальная классификация режимов (см. справочное приложение 7). Однако при этом необходимо учитывать, что в применяющемся в энергетике диапазоне изменения режимных параметров (320 МПа, 5003000 кг/(м·с)) основными режимами течения пароводяной смеси являются пузырьковый, снарядный и дисперсно-кольцевой

Структура парожидкостного потока в вертикальной испарительной трубе

 
Зоны: 1 - пар; 2 - дисперсная; 3 - дисперсно-кольцевая; 4 - кольцевая; 5 - снарядно-кольцевая; 6 - снарядная; 7 - пузырьково-снарядная; 8 - пузырьковая; 9 - жидкость

     
Черт.17

Течение в горизонтальных и наклонных каналах дополняется асимметрией структуры в плоскости действия сил тяжести.

9.1.5. Изменение режима течения приводит к резкому изменению закономерностей в области гидродинамики и теплообмена, т.е. к возникновению кризисных явлений. К ним относятся:

процесс "захлебывания";

процесс "опрокидывания";

процесс разрыва водяных перемычек между паровыми пузырями (снарядами) и образование кольцевого течения;

процесс возникновения уноса жидкости с поверхности пристенной пленки и переход от кольцевого течения к дисперсно-кольцевому;

процесс возникновения кризиса теплообмена, вызванный высыханием пристенной пленки жидкости и переходом от дисперсно-кольцевого течения к дисперсному.