Баттерворс Д. и Хьюитт Г. Теплопередача в двухфазном потоке / М., Энергия, 1980

Карты режимов течения (Баттерворс Д. и Хьюитт Г.)

Данные по режимам течения для определенной геометрии и определенного сочетания жидкостей могут быть представлены на графиках непосредственно через скорости, расходы и другие характеристики фаз. Часто бывает удобно для однокомпонентной жидкости графически представлять данные в виде зависимости массовой скорости G и относительной энтальпии потока x. На рис. 2.5 для примера показаны результаты, полученные для пароводяного потока при давлении 7,5 МПа.
Несмотря на то, что такие графики, как на рис. 2.5, полезны для обработки опытных данных, они ограничены определенным набором условий, при которых выполнялись исследования, и существует очевидная необходимость обобщать информацию о режимах течения так, чтобы ее можно было применять к любому сочетанию жидкостей и к любой геометрии. Было сделано много попыток создать обобщенные соотношения для режимов течения.
Для горизонтальных течений классической стала карта режимов течения Бейкера [11], который построил график зависимости параметра Gх/l от параметра (1-х)ly/x, где G - массовая скорость (поток массы через единицу площади в единицу времени); х - массовая доля газовой фазы в двухфазном потоке; l и y определяются следующим образом:

где rG - плотность газа; rL - плотность жидкости; s - коэффициент поверхностного натяжения; mL - вязкость жидкости; rW, rА - плотности воды и воздуха при нормальных условиях (200С и атмосферное давление); sW, mW - коэффициент поверхностного натяжения и вязкость воды при тех же условиях.
Таким образом, для потоков водовоздушной смеси при атмосферном давлении l и y равны единице.
Диаграмма Бейкера, модифицированная Скоттом [301], показана на рис. 2.6.

Другая карта режимов течения - карта Шихта [297] (рис. 2.7) дает несколько лучшие результаты, чем первоначальная диаграмма Бейкера. Для вертикальных потоков в качестве примера приводится карта режимов течения Хьюитта и Робертса [165] (рис. 2.8). Она оказалась удобной для корреляции как данных для воды и воздуха при атмосферном давлении, так и данных для воды и пара при высоких давлениях. На осях отложены приведенные потоки импульса фаз. Приведенный поток импульса - это произведение плотности фазы на квадрат ее приведенной скорости. Относительно использования карт режимов течения следует сделать предостережение. Режимы течения, действительно наблюдаемые в каналах, могут решающим образом зависеть от условий ввода фаз в канал. Кроме того, в обогреваемых каналах истинное содержание фазы часто неизвестно из-за отклонения от термического равновесия (см. ниже). Эти факторы в сочетании с упомянутыми выше проблемами определения режимов течения делают карты режимов по существу качественными. Их следует использовать с осторожностью скорее в качестве общего указания на вероятность того или иного режима, чем в качестве определенного показателя того, что этот режим действительно имеет место в данной ситуации.