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第一章概论1

1.1工程两相流分类及发展方向1

目录1

1.2湿蒸汽两相流的发展及特点2

1.3湿蒸汽两相流研究4

1.4湿蒸汽两相流研究的历史回顾5

1.5湿蒸汽两相流研究现状6

1.6我国情况8

参考文献9

2.2p-V-T图10

2.2.1基本概念10

2.1引言10

第二章凝结静力学10

2.2.2两类物质的p-V-T图11

2.2.3相图，三相点，临界点12

2.2.4相变过程在p-V-T图上的表示14

2.2.5固态水（冰）的p-V-T图结构15

2.3分子水平的物相16

2.3.1三相物质的分子结构特点*16

2.3.2水分子的物理模型18

2.3.3分子间的相互作用力19

2.3.3.1分子作用力的推理实验19

2.3.3.2分子之间的势能20

2.3.3.3势能和作用力的表达式21

2.3.4冰的分子结构22

2.4.1汽液界面23

2.4表面能及表面张力23

2.4.2分子结合能和液体表面能24

2.4.3表面张力25

2.4.4表面张力实用数据26

2.4.4.1不同液体的表面张力27

2.4.4.2表面张力与温度之间关系的线性化公式28

2.4.4.3 σ-T曲线的其它公式［2-19］28

2.4.5表面张力和总表面能29

2.5液滴热力学及静力学31

2.5.1液体的存在形式31

2.5.2座固液滴*32

2.5.2.1接触角与润湿32

2.5.2.2润湿热33

2.5.3.2 Young-Laplace方程34

2.5.3座固液滴的形状与表面张力34

2.5.3.1弯曲表面两侧的压力差34

2.5.3.3液滴形状与表面张力之间的关系35

2.5.4垂悬液滴37

2.5.4.1液滴重量法37

2.5.4.2液滴形状法38

2.6弯曲界面与毛细管现象（capillxrity）38

2.6.1气液界面曲率对σ的影响38

2.6.2毛细管现象与过饱和度40

2.6.3表面自由能与Kelvin公式42

2.6.4 Kelvin公式的数量概念43

参考文献45

3.1.1.2等熵过程47

3.1.1.1等温过程和等压过程47

3.1.1过饱和蒸汽在p-V-T图上的状态点47

第三章过饱和水蒸汽凝结动力学47

3.1过饱和蒸汽的产生条件及过程47

3.1.1.3过冷液相状态点48

3.1.2均质性与相变48

3.1.3透平喷管中的蒸汽膨胀49

3.1.3.1从过热区开始的膨胀过程49

3.1.3.2从饱和线或湿蒸汽区开始的膨胀过程51

3.2动态凝结过程51

3.2.1基本概念52

3.2.1.2热力（化学）势及液珠的蒸发和凝结52

3.2.1.3液珠的化学势与Kelvin公式54

3.2.2成核理论55

3.2.2.1自发核心的分布规律55

3.2.2.2 Gibb3公式56

3.2.2.3自由能障57

3.2.2.4不同过饱和度下的△φn-r曲线59

3.2.2.5不同过饱和度下的Nn-r曲线59

3.2.3自发成核率61

3.2.3.1成核率公式61

3.2.1.1凝结核62

3.2.3.2各种因素对I的影响62

3.2.3.3成核过程延续时间64

3.2.4成核率理论的局限性64

3.3湿蒸汽的传热传质特性及水珠生长66

3.3.1基本概念66

3.3.2水珠与蒸汽之间的传质及传热67

3.3.2.1凝结过程中的两种传质模型67

3.3.2.3传热系数公式动力粘性系数69

3.3.2.2水珠内部温度闪蒸69

3.3.2.4湿蒸汽中的热迟滞71

3.3.3水珠生长率公式72

3.3.3.1生长率基本方程72

3.3.3.2分子动力论公式74

3.3.3.3低压气体公式75

3.3.3.4应用于连续流的Langmuir-Maxwell法76

参考文献78

第四章湿蒸汽流80

4.1流动蒸汽中的凝结过程80

4.1.1加热对于可压缩流的影响80

4.1.2湿蒸汽缩放喷管内的冲波82

4.2.1湿蒸汽状态方程式84

4.2湿蒸汽的热力学特性及弛复现象84

4.2.2过饱和湿蒸汽图表86

4.2.3过饱和蒸汽表的应用89

4.2.4过饱和蒸汽的弛复91

4.2.4.1简单系统的弛复91

4.2.4.2湿蒸汽的热弛复91

4.3湿蒸汽的干度93

4.3.1概论93

4.3.2瞬时干度和流动干度［2-17］93

4.3.3当量流管94

4.4水珠数目守恒的等熵湿蒸汽流方程96

4.4.1水珠数目守恒方程96

4.4.2连续方程（质量守恒方程）98

4.4.3流量方程100

4.4.4能量守恒方程101

4.5超音速膨胀湿蒸汽凝结双相流方程组103

4.5.1概论103

4.5.2方程组的推导104

4.5.3方程组的求解方法，程序及主要计算结果107

4.5.4理论计算与实验数据的比较111

4.6凝结湿蒸汽流领域中几个尚待解决的问题115

4.6.1凝结传热模型的问题115

4.6.2成核过程与水珠数目守恒问题115

4.6.3湿蒸汽流损失117

4.7湿蒸汽喷管的通流能力118

4.7.1湿蒸汽喷管通流能力的特点118

4.7.2湿蒸汽喷管通流能力实验119

4.7.3对过饱和蒸汽喷管通流能力的认识过程121

4.7.4部分凝结对湿蒸汽喷管流量系数的影响122

4.7.5新的喷管流量系数理论计算曲线123

参考文献127

第五章统计方法在微粒数群中的应用129

5.1概论129

5.1.1微粒系统的概念及研究范围129

5.1.2胶体状态及胶态弥散体（colloidal state and colloidaldispersion）132

5.1.3液珠气悬浮体。湿蒸汽133

5.1.4微粒系统的统计学特性与整体性质之间的关联实例135

5.2微粒数群的统计学处理136

5.2.1微粒尺寸的统计平均值136

5.2.2微粒尺寸分布137

5.2.3液珠数群统计学139

5.2.4液珠的中值参数［5-9］141

5.3数据表达和机率曲线142

5.3.1表格法142

5.3.2机率曲线图144

5.3.3湿蒸汽中球形液珠的几率曲线146

5.4统计方法的应用实例147

5.4.1汽水分离器研究工作中的人工造湿试验［5-11］147

5.4.2数据处理结果和分析148

参考文献149

第六章运动气悬体中的液珠特性150

6.1运动液珠及微粒的动力学150

6.1.1不同尺寸液珠的动力学特性150

6.1.2阻力系数CD152

6.1.3.1一元运动、液珠的沉淀155

6.1.3几种运动情况中的应用公式155

6.1.3.2二元运动156

6.1.3.3一元水平运动156

6.1.3.4一元垂直运动157

6.2液珠的聚合（聚凝）158

6.2.1热聚合（扩散聚合）［6-2］159

6.2.2内力作用下的液珠的聚合161

6.2.2.1vander Waals力作用下的液珠聚合161

6.2.2.2带电荷的液珠聚凝162

6.2.2.3偶极子液珠162

6.2.3外力场作用下的液珠聚合［6-2］163

6.2.3.1电力场及磁力场中的液珠聚合163

6.2.3.2重力场和离心力场中的液珠聚合164

6.3.2固体微粒的热泳与扩泳165

6.3.1几种泳动现象［6-5］165

6.3气悬体中的微粒泳动现象165

6.3.3湿蒸汽透平中的水珠泳动166

6.4微粒沉积［6-25、26］167

6.4.1概论167

6.4.2重力沉积168

6.4.3惯性沉积170

6.4.4截获沉积172

6.4.5扩散沉积172

参考文献173

第七章蒸汽湿度的测量方法175

7.1概述175

7.2蒸汽湿度的热力学测量法178

7.2.1节流式量热计178

7.2.2过热式量热计180

7.2.3凝结式量热计181

7.2.4蒸汽—空气混合式量热计182

7.3热力学法测量蒸汽湿度的缺点183

7.4光散射的基本知识185

7.4.1光的基本性质185

7.4.2光的散射现象186

7.4.3散射系数、吸收系数和消光系数188

7.4.4瑞利散射、衍射散射与米氏散射189

7.4.4.1瑞利散射189

7.4.4.2衍射散射190

7.4.4.3米氏散射191

7.5测量蒸汽湿度的角散射法193

7.5.1全周散射法193

7.5.2侧向散射法201

7.5.3前向散射法202

7.6测量蒸汽湿度的全散射法203

7.7角散射法与全散射法的比较206

参考文献207

第八章光学法在蒸汽湿度测量中的应用209

8.1拉代尔喷嘴中水滴直径的测量209

8.1.1测量方法和测量装置209

8.1.2沿喷嘴轴线方向蒸汽压力分布的测量结果［8-4］211

8.1.3水滴直径的测定212

8.2测量蒸汽湿度及水滴直径的角散射式（散射式）光学探针213

8.2.1莫斯科动力学院的角散射式光学探针213

8.2.2西德阿亨工业大学的角散射式光学探针［8-6、7、8］214

8.3.1以单色激光为光源的全散射式光学探针216

8.3测量蒸汽湿度和水滴直径的全散射式（消光法）光学探针216

8.3.2以可见光为光源的英国CERL全散射式光学探针217

8.4双光束法全散射式光学探针220

8.4.1测量原理和测量方法220

8.4.2光学系统及探针构造222

8.4.3测量结果［8-15、16］223

8.4.4苏联斯大林金属工厂的光学探针［8-18］226

8.5美国通用电气公司的水滴直径光学测量试验装置［8-17］226

8.6探针光学系统的校验——硫磺悬浮液中硫磺颗粒直径的测量228

8.6.1硫磺悬浮液的配制228

8.6.2测量方法和测量装置228

8.6.3测量结果230

8.6.4双光束法测量硫磺悬浮液中的硫磺颗粒直径231

参考文献232