●前言
符號表
第1章 氣液兩相流動的特性參數和流型 1
1.1 氣液兩相流動概述 1
1.1.1 火電中的氣液兩相流動與傳熱 1
1.1.2 核電中的氣液兩相流動與傳熱 2
1.1.3 太陽能熱發電中的氣液兩相流動 3
1.1.4 化學工程中的氣液兩相流動 5
1.1.5 石油工程中的氣液兩相流動與傳熱 6
1.2 兩相流特性參數 7
1.2.1 質量流量、質量流含氣率與質量流速 7
1.2.2 體積流量和體積流含氣率 10
1.2.3 速度、滑移比和截面含氣率 11
1.2.4 折算速度和滑移速度 13
1.2.5 質量含氣率 14
1.2.6 密度 14
1.2.7 擴散速度和漂移速度 16
1.2.8 加權參數 18
1.3 氣液兩相流的流動型式 19
1.3.1 流型 19
1.3.2 典型流型分析 19
1.3.3 流型的分類 22
1.3.4 流型的確定方法 25
1.3.5 流型的實驗與計算 30
習題 32
參考文獻 35
第2章 氣液兩相流動的基本模型及流動壓降計算 36
2.1 單相流動的基本方程式 36
2.1.1 基於動量方程的壓降梯度 36
2.1.2 基於能量方程的壓降梯度 38
2.2 兩相流體一維流動的基本方程 38
2.2.1 均相模型 39
2.2.2 分相模型 43
2.3 分相模型的流動壓降計算 47
2.3.1 摩擦壓降計算原理 47
2.3.2 沿程摩阻繫數的計算 48
2.3.3 修正繫數的計算 49
2.3.4 流動總壓降計算 61
2.4 蘇聯及我國的水動力計算方法 62
2.4.1 摩擦壓降的計算方法 62
2.4.2 加速壓降及重位壓降的計算方法 63
2.5 兩相流動的解析模型 63
2.5.1 雙流體模型 63
2.5.2 混合模型 68
2.5.3 擴散模型與漂移模型 69
2.6 兩相流體的局部阻力計算 71
2.6.1 一般原理及計算方法 71
2.6.2 局部阻力件研究的應用 76
2.7 兩相流的模化與準則特性方程 80
2.7.1 氣液兩相流動與沸騰傳熱的模化準則 81
2.7.2 氣液兩相流的準則方程 84
習題 86
參考文獻 88
第3章 兩相流的截面含氣率 90
3.1 氣液兩相流截面含氣率的確定方法 91
3.1.1 均相模型法 91
3.1.2 分相模型法 92
3.2 典型的氣液兩相流截面含氣率模型與方法 96
3.2.1 Wallis 漂移模型 96
3.2.2 Bankoff變密度模型 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 過冷沸騰區域的截面含氣率 109
3.4 傾斜管和下降管的截面含氣率 110
3.4.1 傾斜管的截面含氣率 110
3.4.2 下降管的截面含氣率 112
3.5 兩相流道內截面含氣率的分布特點及測定方法 114
3.6 環狀流動的解析分析 115
3.6.1 環狀流流動分析 115
3.6.2 摩擦壓降與截面含氣率的關繫 120
習題 121
參考文獻 123
第4章 工質在並聯管內流動時的水動力學 125
4.1 熱偏差和流量偏差 125
4.2 水平蒸發管的水動力特性 129
4.2.1 水動力特性 129
4.2.2 水動力特性的多值性 130
4.2.3 水動力特性多值性的理論分析 133
4.3 垂直蒸發管的水動力特性 137
4.3.1 一次上升/下降蒸發管的水動力特性 138
4.3.2 一次上升/下降蒸發管的流動停滯與倒流 139
4.3.3 兩回程垂直蒸發管的水動力特性 141
4.4 垂直蒸發管的流動故障 144
4.4.1 垂直上升蒸發管的流動停滯和倒流 144
4.4.2 停滯的校驗 145
4.4.3 倒流的校驗 149
4.5 分配聯箱和彙集聯箱的水動力學 150
4.5.1 聯箱的聯接型式與壓力特性 151
4.5.2 各型聯箱繫統的流量偏差計算 158
習題 163
參考文獻 163
第5章 自然循環的水動力計算 164
5.1 循環回路和循環倍率 164
5.2 簡單回路水動力計算的基本原理 166
5.3 自然循環水動力計算方法 167
5.3.1 自然循環水動力計算步驟 167
5.3.2 水動力計算的有關重要參數 168
5.3.3 循環特性曲線的繪制 175
5.4 循環故障及受熱管運行安全性校驗 180
習題 181
參考文獻 182
第6章 自然循環的蒸汽淨化及汽水分離 183
6.1 排污及分段蒸發 184
6.1.1 排污 184
6.1.2 分段蒸發 185
6.2 汽水分離 188
6.2.1 汽水分離原理 188
6.2.2 汽水分離設備 190
6.3 蒸汽的清洗 193
6.4 汽包汽水分離內件的選擇及布置 194
6.5 汽包內件的水動力 195
6.5.1 旋風分離器的水動力 196
6.5.2 汽水分離節流板的水動力 201
6.5.3 清洗裝置的水動力 202
習題 202
參考文獻 203
第7章 氣液兩相流動不穩定性概論 204
7.1 蒸發管內流動不穩定性的類型 204
7.2 密度波型流量脈動 205
7.2.1 密度波型流量脈動現像 205
7.2.2 密度波型流量脈動的實驗研究 208
7.2.3 密度波型流量脈動的理論分析 216
7.3 壓力降型脈動和熱力型脈動 223
7.4 聲波型脈動 226
習題 226
參考文獻 226
第8章 容積沸騰 228
8.1 沸騰傳熱的特點與沸騰曲線 228
8.1.1 沸騰傳熱的機理 228
8.1.2 沸騰曲線 229
8.1.3 影響沸騰的因素分析 231
8.2 容積沸騰傳熱特性 234
8.2.1 容積泡態沸騰傳熱特性的Rohsenow關聯 234
8.2.2 容積泡態沸騰傳熱特性的Forster-Zuber關聯和Forster-Greif關聯 237
習題 181
參考文獻 182
第6章 自然循環的蒸汽淨化及汽水分離 183
6.1 排污及分段蒸發 184
6.1.1 排污 184
6.1.2 分段蒸發 185
6.2 汽水分離 188
6.2.1 汽水分離原理 188
6.2.2 汽水分離設備 190
6.3 蒸汽的清洗 193
6.4 汽包汽水分離內件的選擇及布置 194
6.5 汽包內件的水動力 195
6.5.1 旋風分離器的水動力 196
6.5.2 汽水分離節流板的水動力 201
6.5.3 清洗裝置的水動力 202
習題 202
參考文獻 203
第7章 氣液兩相流動不穩定性概論 204
7.1 蒸發管內流動不穩定性的類型 204
7.2 密度波型流量脈動 205
7.2.1 密度波型流量脈動現像 205
7.2.2 密度波型流量脈動的實驗研究 208
7.2.3 密度波型流量脈動的理論分析 216
7.3 壓力降型脈動和熱力型脈動 223
7.4 聲波型脈動 226
習題 226
參考文獻 226
第8章 容積沸騰 228
8.1 沸騰傳熱的特點與沸騰曲線 228
8.1.1 沸騰傳熱的機理 228
8.1.2 沸騰曲線 229
8.1.3 影響沸騰的因素分析 231
8.2 容積沸騰傳熱特性 234
8.2.1 容積泡態沸騰傳熱特性的Rohsenow關聯 234
8.2.2 容積泡態沸騰傳熱特性的Forster-Zuber關聯和Forster-Greif關聯 237
10.1 氣泡動力學基礎 312
10.1.1 氣核生長初期——等溫條件下的氣泡行為 312
10.1.2 氣泡生成過程——等壓條件下的氣泡行為 314
10.1.3 氣泡中期的氣泡行為 316
10.1.4 氣泡的脫離 316
10.2 流動過冷沸騰淨蒸氣產生點的確定 319
10.2.1 Griffith統計模型 320
10.2.2 Bowring 經驗模型 321
10.2.3 Levy模型 321
10.2.4 Saha-Zuber 模型 329
10.2.5 Thom 經驗模型 331
10.2.6 FDB點的實驗測定 331
10.3 過冷沸騰的截面含氣率 332
10.3.1 ONB至FDB之間的高過冷區的截面含氣率 332
10.3.2 FDB之後的低過冷區的截面含氣率 338
10.3.3 過冷沸騰截面含氣率的實驗測定 344
10.4 過冷沸騰傳熱 344
10.4.1 ONB至FDB之間的高過冷區的傳熱特性 345
10.4.2 FDB之後的低過冷區的傳熱特性 346
習題 346
參考文獻 349
第11章 飽和流動沸騰 351
11.1 Chen飽和沸騰傳熱模型 351
11.2 Shah飽和沸騰傳熱模型 356
11.3 Gungor-Winterton飽和沸騰傳熱模型 357
11.4 Steiner-Taborek飽和沸騰傳熱模型 358
11.5 Martinelli環狀流強制對流蒸發傳熱分析 360
11.6 環狀流強制對流蒸發傳熱的解析分析 362
11.6.1 不考慮膜中氣泡和氣芯中液滴的層流解 363
11.6.2 不考慮膜中氣泡和氣芯中液滴的湍流解 368
11.7 我國鍋爐機組水力計算標準方法的沸騰傳熱繫數計算 370
習題 371
參考文獻 372
第12章 流動沸騰傳熱惡化 373
12.1 流動沸騰傳熱惡化現像 373
12.1.1 沸騰傳熱惡化的發生類型及機理 373
12.1.2 流動沸騰傳熱惡化特點分析 376
12.2 傳熱惡化的影響因素分析 379
12.2.1 L、D、p不變條件下G和對的影響 381
12.2.2 L、D、p不變條件下G對qcr與xcr關繫的影響 382
12.2.3 D、p、G不變條件下xcr與LTP的關繫 383
12.2.4 G、L、p不變條件下D對qcr與xcr關繫的影響 388
12.2.5 各變量對傳熱惡化的作用分析 388
12.2.6 兩類傳熱惡化的關繫 390
12.3 沸騰傳熱惡化的預測方法 391
12.3.1 局部參數模型 392
12.3.2 數據整理模型 398
12.3.3 數字骨架 400
12.3.4 低壓低流速條件下的臨界熱流密度 404
12.4 不均勻受熱管和水平管沸騰的傳熱惡化 405
12.4.1 水平管的傳熱惡化 405
12.4.2 不均勻受熱管子的傳熱惡化 405
12.5 傳熱惡化區的傳熱計算 413
12.5.1 液滴夾帶 413
12.5.2 缺液區的傳熱 414
12.5.3 傳熱惡化時的傳熱計算 416
12.6 對沸騰傳熱惡化的防護措施 421
12.6.1 保證一定的質量流速 422
12.6.2 使流體在管內產生旋轉和擾動邊界層 422
12.6.3 降低受熱面熱流密度 425
習題 425
參考文獻 428
第13章 超臨界壓力下的傳熱 431
13.1 超臨界壓力下大比熱容區工質的物理特性 431
13.2 超臨界壓力下大比熱容區工質物性對傳熱的影響 434
13.3 超臨界壓力下工質的傳熱計算 435
13.3.1 超臨界水管內傳熱研究概述 435
13.3.2 超臨界水管內傳熱理論分析 436
13.3.3 超臨界水管內傳熱關聯式 440
13.3.4 超臨界水管內傳熱的工程計算 446
13.4 超臨界壓力下大比熱容區的傳熱惡化 447
13.4.1 超臨界壓力下傳熱惡化現像 447
13.4.2 超臨界壓力下傳熱惡化機理 448
13.4.3 超臨界壓力下傳熱惡化的判據 450
習題 454
參考文獻 454

本書分為氣液兩相流動和沸騰傳熱兩部分。氣液兩相流動部分首先介紹氣液兩相流動的特點、參數和流型，以及流動壓降及截面含氣率的典型模型、計算方法，然後介紹熱偏差和流量偏差的概念，分析蒸發管的水動力多值性問題、並聯管內流動的水動力學、流動故障和聯箱效應，在此基礎上介紹自然循環的水動力計算和水動力故障安全性校驗的基本原理和方法，探索了蒸汽淨化及汽水分離原理，最後討論氣液兩相流動不穩定性問題。沸騰傳熱部分首先以容積沸騰為對像介紹沸騰傳熱特性及傳熱危機，基於氣泡熱力學分析流動沸騰傳熱的特點與過冷沸騰的起始點，基於氣泡動力學分析過冷沸騰現像及流動沸騰淨蒸氣產生點，以及過冷沸騰傳熱計算方法；介紹飽和流動沸騰特點及計算模型，分析流動沸騰傳熱惡化現像及防護措施，最後介紹超臨界壓力流體的傳熱。