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向上倾斜管道内气液两相流的实验研究

李银朋  
【摘要】: 两相流动包括内容很多:两相流动不稳定、压降、持液率、截面含气率、两相流流型及流型图等。本文主要通过实验,对向上不同倾斜角度下有机玻璃管内气液两相流流动规律进行了研究。 本实验在空气和水两相流实验台上进行,目测法对透明有机玻璃管内的流型进行判定。实验段长度为8m,有机玻璃管管径20mm,倾斜角度分别为5°、10°和25°,实验数据由计算机数据采集系统实时采集。 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5°、10°、25°倾斜角度下的流型图以及这几个角度下过渡流型转变的分析图。同时对倾斜管的流型演化进行详细的描述,建立了相应流型转换的机理模型,并对相应流型间转换机理进行了分析。 根据实验数据得出的流型图与传统的Mandhane和Barnea流型图基本一致。随着倾斜角度的增大,对比流型间转变界限得出以下结论:(1)气泡流向弹状流过渡需要的液相折算速度减小;(2)弹状流向环状流过渡的区域增大;(3)弹状流向环状流过渡需要的气相折算速度增大;(4)波状流向环状流过渡需要的气相折算速度减小。 两相流动压力损失的计算一直是两相流研究中最基本和最重要的课题之一,同时也是设计各种存在气液两相流动的工程设备中最基本和最重要的项目之一。因此,本文最后根据大量的实验数据,利用SPSS统计分析软件,结合贝格斯—布里尔方法,运用多元线性回归分析方法,得出了不同倾角下不同流型的沿程阻力系数计算公式。通过实验数据的检验,确定拟合公式在本实验环境下具有较高的准确性。


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