气液两相流流型实验研究

【摘要】：本文主要通过实验对水平管、倾斜管和垂直管内不摇摆绝热流动条件下的两相流流型进行了研究。 本实验在空气和水两相流常压实验台上进行,在透明有机玻璃管内,用目测法对流型进行观察。实验段长度为6m,水平管实验分别采用三种不同管径:14.8mm、24.5mm和34.5mm;倾斜管分别对14.8mm和24.5mm两种管径进行了15°和30°实验;垂直上升管进行管径为24.5mm和34.5mm的实验,实验段出口通大气。实验数据由计算机数据采集系统实时采集,典型流型用1/1000s高速摄像机进行拍照。低流量工况流型可直接通过目测观察来识别,高流量时借助于摄影和压力/压差波动图像来识别流型。 本文通过对大量实验现象观察和实验结果分析,确定管内流动存在的流型,按照常见流型定义,给出流型的分类,分别绘制内径14.8mm、24.5mm和34.5mm的水平管流型图;内径14.8mm、24.5mm倾斜15°和30°倾斜管流型图;内径24.5mm和34.5mm垂直上升管流型图,同时分别对水平管、倾斜管和垂直上升管内的流型演化进行更详细的描述,又对相应流型间转换机理进行了分析,并建立了相应流型转换的机理理论模型。 根据实验数据得出的水平管和倾斜上升管流型图与传统的Mandhane和Barnea流型图基本一致,对于垂直上升管实验得出的流型图,与Hewitt流型图有一些差异,需要进一步实验证实。通过实验得出的流型图对比表明:(1)倾斜对分层流到间歇流转变区域影响很大,在倾斜管中分层流已经消失了,间歇流型区域扩大;(2)环状流流型的边界随着倾角增加相应地往气流量大的方向偏移;(3)泡状流、弹状流和环状流是在整个倾斜角度都存在的流型。