气液两相流动与沸腾传热
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作者刘宝莉 著
出版社科学出版社
ISBN9787030550330
出版时间2024-07
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定价258元
货号1203349631
上书时间2024-10-02
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前言
符号表
第1章 气液两相流动的特性参数和流型 1
1.1 气液两相流动概述 1
1.1.1 火电中的气液两相流动与传热 1
1.1.2 核电中的气液两相流动与传热 2
1.1.3 太阳能热发电中的气液两相流动 3
1.1.4 化学工程中的气液两相流动 5
1.1.5 石油工程中的气液两相流动与传热 6
1.2 两相流特性参数 7
1.2.1 质量流量、质量流含气率与质量流速 7
1.2.2 体积流量和体积流含气率 10
1.2.3 速度、滑移比和截面含气率 11
1.2.4 折算速度和滑移速度 13
1.2.5 质量含气率 14
1.2.6 密度 14
1.2.7 扩散速度和漂移速度 16
1.2.8 加权参数 18
1.3 气液两相流的流动型式 19
1.3.1 流型 19
1.3.2 典型流型分析 19
1.3.3 流型的分类 22
1.3.4 流型的确定方法 25
1.3.5 流型的实验与计算 30
习题 32
参考文献 35
第2章 气液两相流动的基本模型及流动压降计算 36
2.1 单相流动的基本方程式 36
2.1.1 基于动量方程的压降梯度 36
2.1.2 基于能量方程的压降梯度 38
2.2 两相流体一维流动的基本方程 38
2.2.1 均相模型 39
2.2.2 分相模型 43
2.3 分相模型的流动压降计算 47
2.3.1 摩擦压降计算原理 47
2.3.2 沿程摩阻系数的计算 48
2.3.3 修正系数的计算 49
2.3.4 流动总压降计算 61
2.4 苏联及我国的水动力计算方法 62
2.4.1 摩擦压降的计算方法 62
2.4.2 加速压降及重位压降的计算方法 63
2.5 两相流动的解析模型 63
2.5.1 双流体模型 63
2.5.2 混合模型 68
2.5.3 扩散模型与漂移模型 69
2.6 两相流体的局部阻力计算 71
2.6.1 一般原理及计算方法 71
2.6.2 局部阻力件研究的应用 76
2.7 两相流的模化与准则特性方程 80
2.7.1 气液两相流动与沸腾传热的模化准则 81
2.7.2 气液两相流的准则方程 84
习题 86
参考文献 88
第3章 两相流的截面含气率 90
3.1 气液两相流截面含气率的确定方法 91
3.1.1 均相模型法 91
3.1.2 分相模型法 92
3.2 典型的气液两相流截面含气率模型与方法 96
3.2.1 Wallis漂移模型 96
3.2.2 Bankoff变密度模型 98
3.2.3 Zuber-Findlay漂移模型 102
3.2.4 Collier的Lockhart-Martinelli模型 105
3.2.5 Martinelli-Nelson模型 108
3.3 过冷沸腾区域的截面含气率 109
3.4 倾斜管和下降管的截面含气率 110
3.4.1 倾斜管的截面含气率 110
3.4.2 下降管的截面含气率 112
3.5 两相流道内截面含气率的分布特点及测定方法 114
3.6 环状流动的解析分析 115
3.6.1 环状流流动分析 115
3.6.2 摩擦压降与截面含气率的关系 120
习题 121
参考文献 123
第4章 工质在并联管内流动时的水动力学 125
4.1 热偏差和流量偏差 125
4.2 水平蒸发管的水动力特性 129
4.2.1 水动力特性 129
4.2.2 水动力特性的多值性 130
4.2.3 水动力特性多值性的理论分析 133
4.3 垂直蒸发管的水动力特性 137
4.3.1 一次上升/下降蒸发管的水动力特性 138
4.3.2 一次上升/下降蒸发管的流动停滞与倒流 139
4.3.3 两回程垂直蒸发管的水动力特性 141
4.4 垂直蒸发管的流动故障 144
4.4.1 垂直上升蒸发管的流动停滞和倒流 144
4.4.2 停滞的校验 145
4.4.3 倒流的校验 149
4.5 分配联箱和汇集联箱的水动力学 150
4.5.1 联箱的联接型式与压力特性 151
4.5.2 各型联箱系统的流量偏差计算 158
习题 163
参考文献 163
第5章 自然循环的水动力计算 164
5.1 循环回路和循环倍率 164
5.2 简单回路水动力计算的基本原理 166
5.3 自然循环水动力计算方法 167
5.3.1 自然循环水动力计算步骤 167
5.3.2 水动力计算的有关重要参数 168
5.3.3 循环特性曲线的绘制 175
5.4 循环故障及受热管运行安全性校验 180
习题 181
参考文献 182
第6章 自然循环的蒸汽净化及汽水分离 183
6.1 排污及分段蒸发 184
6.1.1 排污 184
6.1.2 分段蒸发 185
6.2 汽水分离 188
6.2.1 汽水分离原理 188
6.2.2 汽水分离设备 190
6.3 蒸汽的清洗 193
6.4 汽包汽水分离内件的选择及布置 194
6.5 汽包内件的水动力 195
6.5.1 旋风分离器的水动力 196
6.5.2 汽水分离节流板的水动力 201
6.5.3 清洗装置的水动力 202
习题 202
参考文献 203
第7章 气液两相流动不稳定性概论 204
7.1 蒸发管内流动不稳定性的类型 204
7.2 密度波型流量脉动 205
7.2.1 密度波型流量脉动现象 205
7.2.2 密度波型流量脉动的实验研究 208
7.2.3 密度波型流量脉动的理论分析 216
7.3 压力降型脉动和热力型脉动 223
7.4 声波型脉动 226
习题 226
参考文献 226
第8章 容积沸腾 228
8.1 沸腾传热的特点与沸腾曲线 228
8.1.1 沸腾传热的机理 228
8.1.2 沸腾曲线 229
8.1.3 影响沸腾的因素分析 231
8.2 容积沸腾传热特性 234
8.2.1 容积泡态沸腾传热特性的Rohsenow关联 234
8.2.2 容积泡态沸腾传热特性的Forster-Zuber关联和Forster-Greif关联 237
8.2.3 容积泡态沸腾传热特性的Mikic-Rohsenow关联 242
8.2.4 容积泡态沸腾传热特性的其他关联 244
8.3 容积沸腾的传热恶化 248
8.3.1 容积沸腾的临界热流密度 248
8.3.2 过渡沸腾 253
8.3.3 膜态沸腾 255
8.4 容积沸腾中气泡运动的失稳现象 264
8.4.1 Helmholtz失稳 264
8.4.2 Taylor失稳现象 265
习题 267
参考文献 268
第9章 流动沸腾传热的特点与过冷沸腾的起始 270
9.1 管内流动沸腾过程 270
9.1.1 强制流动垂直上升管的气液两相流动过程分析 270
9.1.2 强制流动垂直上升管的气液两相流动的传热分析 273
9.2 气泡产生的热力学基础 276
9.2.1 等自由能定律 276
9.2.2 气泡的热力学参数 278
9.2.3 气泡的热力学条件 281
9.3 气泡形成的热力学分析 285
9.3.1 机械气泡的热力学参数 285
9.3.2 气泡的过热度分析 287
9.4 纯液体中气泡的形成过程 289
9.4.1 纯液体的均相核化 289
9.4.2 纯液体的异相核化 291
9.4.3 空穴的有效核化 297
9.5 过冷沸腾起始点 301
9.5.1 过冷沸腾起始点的热力学状态分析 302
9.5.2 过冷沸腾起始点的热力学描述 303
9.5.3 过冷沸腾起始点的Hsu模型预测 306
9.5.4 过冷沸腾起始点的Bowring-Rohsenow模型预测 307
9.6 过冷沸腾起始点的实验测量 308
习题 309
参考文献 311
第10章 过冷流动沸腾 312
10.1 气泡动力学基础 312
10.1.1 气核生长初期——等温条件下的气泡行为 312
10.1.2 气泡生成过程——等压条件下的气泡行为 314
10.1.3 气泡中期的气泡行为 316
10.1.4 气泡的脱离 316
10.2 流动过冷沸腾净蒸气产生点的确定 319
10.2.1 Griffith统计模型 320
10.2.2 Bowring经验模型 321
10.2.3 Levy模型 321
10.2.4 Saha-Zuber模型 329
10.2.5 Thom经验模型 331
10.2.6 FDB点的实验测定 331
10.3 过冷沸腾的截面含气率 332
10.3.1 ONB至FDB之间的高过冷区的截面含气率 332
10.3.2 FDB之后的低过冷区的截面含气率 338
10.3.3 过冷沸腾截面含气率的实验测定 344
10.4 过冷沸腾传热 344
10.4.1 ONB至FDB之间的高过冷区的传热特性 345
10.4.2 FDB之后的低过冷区的传热特性 346
习题 346
参考文献 349
第11章 饱和流动沸腾 351
11.1 Chen饱和沸腾传热模型 351
11.2 Shah饱和沸腾传热模型 356
11.3 Gungor-Winterton饱和沸腾传热模型 357
11.4 Steiner-Taborek饱和沸腾传热模型 358
11.5 Martinelli环状流强制对流蒸发传热分析 360
11.6 环状流强制对流蒸发传热的解析分析 362
11.6.1 不考虑膜中气泡和气芯中液滴的层流解 363
11.6.2 不考虑膜中气泡和气芯中液滴的湍流解 368
11.7 我国锅炉机组水力计算标准方法的沸腾传热系数计算 370
习题 371
参考文献 372
第12章 流动沸腾传热恶化 373
12.1 流动沸腾传热恶化现象 373
12.1.1 沸腾传热恶化的发生类型及机理 373
12.1.2 流动沸腾传热恶化特点分析 376
12.2 传热恶化的影响因素分析 379
12.2.1 L、D、p不变条件下G和Δisub，in对qcr的影响 381
12.2.2 L、D、p不变条件下G对qcr与xcr关系的影响 382
12.2.3 D、p、G不变条件下xcr与LTP的关系 383
12.2.4 G、L、p不变条件下D对qcr与xcr关系的影响 388
12.2.5 各变量对传热恶化的作用分析 388
12.2.6 两类传热恶化的关系 390
12.3 沸腾传热恶化的预测方法 391
12.3.1 局部参数模型 392
12.3.2 数据整理模型 398
12.3.3 数字骨架 400
12.3.4 低压低流速条件下的临界热流密度 404
12.4 不均匀受热管和水平管沸腾的传热恶化 405
12.4.1 水平管的传热恶化 405
12.4.2 不均匀受热管子的传热恶化 405
12.5 传热恶化区的传热计算 413
12.5.1 液滴夹带 413
12.5.2 缺液区的传热 414
12.5.3 传热恶化时的传热计算 416
12.6 对沸腾传热恶化的防护措施 421
12.6.1 保证一定的质量流速 422
12.6.2 使流体在管内产生旋转和扰动边界层 422
12.6.3 降低受热面热流密度 425
习题 425
参考文献 428
第13章 超临界压力下的传热 431
13.1 超临界压力下大比热容区工质的物理特性 431
13.2 超临界压力下大比热容区工质物性对传热的影响 434
13.3 超临界压力下工质的传热计算 435
13.3.1 超临界水管内传热研究概述 435
13.3.2 超临界水管内传热理论分析 436
13.3.3 超临界水管内传热关联式 440
13.3.4 超临界水管内传热的工程计算 446
13.4 超临界压力下大比热容区的传热恶化 447
13.4.1 超临界压力下传热恶化现象 447
13.4.2 超临界压力下传热恶化机理 448
13.4.3 超临界压力下传热恶化的判据 450
习题 454
参考文献 454
内容摘要
本书分为气液两相流动和沸腾传热两部分。气液两相流动部分首先介绍气液两相流动的特点、参数和流型，以及流动压降及截面含气率的典型模型、计算方法，然后介绍热偏差和流量偏差的概念，分析蒸发管的水动力多值性问题、并联管内流动的水动力学、流动故障和联箱效应，在此基础上介绍自然循环的水动力计算和水动力故障安全性校验的基本原理和方法，探索了蒸汽净化及汽水分离原理，最后讨论气液两相流动不稳定性问题。沸腾传热部分首先以容积沸腾为对象介绍沸腾传热特性及传热危机，基于气泡热力学分析流动沸腾传热的特点与过冷沸腾的起始点，基于气泡动力学分析过冷沸腾现象及流动沸腾净蒸气产生点，以及过冷沸腾传热计算方法；介绍饱和流动沸腾特点及计算模型，分析流动沸腾传热恶化现象及防护措施，最后介绍超临界压力流体的传热。
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