气液两相流.doc

精选范本,供参考！
页脚下载后可删除，如有侵权请告知删除！
精选范本,供参考！
热物理量测试技术
1 概述
两相流广泛应用于热能动力工程、核能工程、低温工程以及航天领域等许多领域。所谓两相流，广义上讲是指一种物质或两种物质在不同状态下的流动，其中气体和液体一起流动称为气液两相流。对于两相流中的气液混合物，它们可以是同一种物质，即汽—液(如水和水蒸气)，也可以是两种不同的物质，即气—液(如水和空气混合物)。气液两相流是一个相当复杂的问题，。在单相流中，经过一段距离之后，就会建立一个稳定的速度场。但对于两相流，例如蒸汽和水，那么很难建立一个稳定的流动，因为在管道流动中有压降产生，由于此压降作用会产生液体的蒸发，所以在研究气液两相流时必须考虑两相间的传热与传质问题。
两相流学科还处于半经历半理论阶段，对于两相流的流动和传热规律进展研究时，除了依靠各种数学物理模型外，还要依靠实验，这就需要两者相结合从而更好地进展研究。
2 两相流压降测量[1]
压降，即两相流通过系统时产生的压力变化，是两相流体流动过程中的一个重要参数。保持两相流体流动所需的动力以及动力系统的容量和功率就取决于压降的大小。一般说来，两相流体流动时产生的压降一般由三局部组成，即摩擦阻力压降、重位压降、加速压降，管道系统出现阀门、孔板等管件时，还需测量局部压降。目前，常用差压计或传感器来测量两相流压降。
利用差压计测量压降
应用差压计测量气液两相流压降的测量原理图如图1所示。所测压降为下部抽头的压力与上部抽头压力之差。在差压计的Z1截面上可列出压力平衡式如下：
P1+Z2-Z1ρCg=P2+Z4-Z3ρCg+Z3-Z1ρMg 〔〕
式中，ρC为取压管中的流体密度；ρM为差压计的流体密度。
精选范本,供参考！
页脚下载后可删除，如有侵权请告知删除！
精选范本,供参考！
由〔〕可得：
P1-P2=Z3-Z1gρM-ρC+Z4-Z2ρCg 〔〕
由上式可知，要算出压降P1-P2的值，必须知道取压管中的流体密度ρC和差压计读数Z3-Z1。
当管中流体不流动时：
P1-P2=gρmZ4-Z2 〔〕
式中，ρm为两相混合物平均密度。
将式〔〕代入〔〕。可得两相流体静止时，差压计中读数如下：
Z3-Z1=ρm-ρCρM-ρCZ4-Z2 〔〕
图1 气液两相流系统中的压降测量
从上面的方程式可知，为了从差压计得到压降，确定取压管中流体密度ρC是十分重要的，这意味着取压管中的流体必须为单相液体或气体。因此在测量两相流压降时，需要一个装置保证取压管中永远充满液体，一般在取压管后接一个气液别离器。
精选范本,供参考！
页脚下载后可删除，如有侵权请告知删除！
精选范本,供参考！
图2 带有气液别离器的测量系统
1-实验段；2-气液别离器；3-取压管；4-差压计；5-温度测点；6-排气阀
如图2所示，气液混合物进入气液别离器后别离，气相在上部，液相在下部，这样就可保证差压计取压管中全部为液体。但此时必须知道差压计中液体的温度，因为差压计中液体的密度与温度有关。测量时试验段中为气液混合物，因此必须对两侧的密度差进展修正。
利用传感器测量压降
利用传感器测量两相流压降有两种方式，一是利用两台在测点安装的压力传感器获得的信号相减来得到压降；二是利用差压传感器来获得压降。
第一种方式主要有电容式和压电式压力传感器，电子设备将两压力传感器输入的电信号相减即可换算得两测压点之间的压降。适用于需要快速时间响应的场合，但是有明显的缺点，将两个独立测出的电信号再进展相减会引起误差增大。使用此法时应对两个压力传感器进展校准，力求使输出信号能较准确地变换成所需测定的压降。第二种方式主要有磁阻式差压传感器和应变仪式差压传感器。差压传感器可以克制上一种方式的缺点。由于差压传感器传递压降时，膜片位移很小，因而导压管中流体流动量较小时，气泡不易进入导压管，测量结果更准确。当应用差压传感器测量压降时，需用导压管将测压点和差压传感器连接，此时导压管中也要全部充满液体。
两相流摩擦损失的计算
精选范本,供参考！
页脚下载后可删除，如有侵权请告知删除！
精选范本,供参考！
两相流的全压损失∆PT被定义为由以下诸要素组成：
∆PT=∆Ph+∆Pa+∆Pf 〔〕
式中∆Ph为位能损失，∆Pa为加速度损失，∆Ph为根据平均空隙率而由∆Ph=fgγg+1-fg×