水平管内二氟乙烷两相流动摩擦压降实验研究

对制冷剂二氟乙烷(HFC-152a)在内径为8mm的水平管内进行了两相流动沸腾摩擦压降的实验测量.实验测量的压力范围为0.19—0.41MPa,热流密度范围为14—62kW/m2,流量范围为128—200kg/m2s.实验测量表明:HFC-152a的两相摩擦压降随质量流量、质量含气率的增大而增大;热流密度则对摩擦压降的直接影响很小,但通过影响两相流流型间接影响了摩擦压降;当流型由分层流动转变为半环状流或环状流时,总压降中加速压降所占比例有所减小,而摩擦压降所占比例则有所增大;摩擦压降随饱和压力的增大而减小.使用两个应用广泛的压降计算式进行了计算.实验测试结果与计算结果对比后发现,Friedel模型与实验结果偏差较大,而Müller-Steinhagen-Heck模型则与实验结果符合较好.     

竖直圆管内液氮流动沸腾流动压降的分析

文中对竖直圆管内液氮流动沸腾压降进行实验研究,分析热流密度、质量流量对液氮两相流动摩擦压降的影响以及热流密度对测试段总压降的影响。在本实验工况范围内,两相流摩擦压降随着热流密度和质量流速的增加而变大,且测试段总压降随着热流密度的增加而降低。分别利用均相模型、L-M模型和Chisholm B系数模型对实验结果进行预测,并比较了预测值与实验值,结果表明本实验工况下均相模型预测效果最好。     

垂直下降管内两相流摩擦压降计算关联式评价

对内径范围为15 mm到65 mm的垂直下降管内的空气-水两相流的摩擦压降进行了实验研究。实验在常温下进行,实验压力为0.168~0.278 MPa,液相与气相的折算速度分别为0.127~2.349 m·s~(-1)和0.013~15.401 m·s~(-1),得到了1112个不同工况条件下的垂直下降管内两相流摩擦压降的实验数据点,并以本次实验数据为基础对现有文献中的两相流摩擦压降计算关联式进行了评价。研究发现:现有两相流摩擦压降关联式对本实验条件下的垂直下降管内两相流摩擦压降的计算精度随管径的增加而降低,且在弹状流与搅拌流条件下的计算值远小于实验值。     

螺旋管内气液两相流摩擦压降计算方法新探

通过理论分析与数学推导,提出一种新的适用于管内气液两相流摩擦压降计算的模型。根据该计算模型,对螺旋管内水-水蒸气沸腾两相流摩擦压降实验数据进行关联,发现基于一种螺旋管实验数据所建立的摩擦压降关联式,在螺旋几何参数修正的条件下,能准确地预测相近工况范围内另一种螺旋管内的两相流摩擦压降;与不同学者的实验数据和关联式进行比较,本文关联式呈现出较好的综合预测性能。本文的模型在一定程度上揭示了不同螺旋管内两相流摩擦压降实验结果之间的内在联系,从而拓宽了关联式的适用范围,可以进一步推广应用。     

矩形微通道内两相流流阻压降特性的可视化研究

以去离子水和质量分数为0.3%的水基纳米流体为工质,在当量直径为1.241mm的矩形微通道内进行了两相流流动沸腾的实验研究,并借助高速摄像仪对矩形微通道内流型随着质量流量及热流密度的变化进行了观察分析。实验结果表明:单位长度上的两相摩擦压降会随着质量流速的提升而提高;单位长度上的两相摩擦压降会随着热流密度的增大而升高;减小质量流速和提高其热流密度均会加快气泡的产生并提高气泡的脱离直径,当热流密度增大到一定程度时,通道内几乎为环状流与液态单相流交替出现,且环状流占周期中的较长时间。     

矩形微槽道纳米流体沸腾传热压降特性研究

为研究纳米流体微尺度沸腾传热流阻及压降特性,文中以体积浓度为0.2%的水基Al2O3纳米流体为试验工质,在尺寸为0.6mm×2mm矩形微槽道中进行沸腾传热实验,建立实验模型,分析纳米流体沸腾传热两相摩擦乘子的影响因素及进出口压降组成,并将本实验的两相摩擦压降值与现有理论模型及参数修正后理论模型预测值进行比较。结果显示,在本实验给定的条件下,实验段两相流压降中88.6%为两相摩擦压降。与L-M模型相比,M-H修正模型和Z-M修正模型都能较好地预测实验结果。其中经M-H修正模型能更好地预测本实验的实验值,使得平均误差减小为21.2%,大大降低了原L-M模型的误差。     

钢管和有机玻璃管油水两相摩擦压降比较实验

本文对水平放置的内径为40 mm的钢管和有机玻璃管内的油水两相流动摩擦压降特性进行了比较实验研究.从实验方面含水率和混合流速等因素对钢管和有机玻璃管内油水两相油滴分散流摩擦阻力压降规律的影响进行了详细研究.实验结果表明:含水率和混合流速是影响压降的主要因素;在本实验范围内,除了分层流区域以外,有机玻璃管内的油水两相摩擦阻力压力梯度大于钢管内油水两相摩擦阻力压力梯度.     

微细通道纳米与非纳米流体传热和压降对比研究

分别以0.2%、0.5%、1%质量分数的Al2O3-H2O纳米流体和去离子水为实验工质,在高2mm,宽1mm的矩形微细通道内进行纳米流体与非纳米流体两相沸腾传热和压降对比研究。实验结果表明:增加质量通量对两种工质换热系数影响都较小,但增加热流密度可提高换热系数;在相同工况下,与水基液相比,采用Al2O3-H2O纳米流体换热系数明显增大,且随着纳米流体质量分数的增加而增加,对于该实验换热系数可提高8%～17%;随着纳米颗粒质量分数和质量通量的增加,两相摩擦压降显著增大。     

微槽道中纳米流体沸腾换热特性研究

为研究纳米流体在微槽道中的沸腾换热特性及规律,分别以去离子水和体积浓度为0.2%、0.5%的水基Al2O3纳米流体为工质进行试验,研究质量流速、热流密度、进口过冷度、槽道尺寸等因素对沸腾传热系数的影响及其两相摩擦压降与出口干度的关联分析和沸腾换热关联式对比拟合.试验结果表明:在一定热流密度和质量流速下,传热系数随槽道尺...     

水平管内油气水三相流分流型阻力特性实验研究

对水平管内油气水三相流的摩擦阻力压降特性进行了实验研究,水平管实验段由有机玻璃管制成,内径为40mm,所用的实验工质为:46#机械油,自来水和空气。油、气、水三相的折算速度范围分别为:0.05-0.51m／s、0.05-1.51m／s、0.02-50.6 m／s。按照气液界面总体特征将水平管内油气水三相流的流型分为泡状流、间歇流(段塞流和弹状流)、分层流及环状流。对各种典型流型下的摩擦阻力压降应用改进的Chisholm关系式及油水两相压降关系式进行分析,对Chisholm关系式中的参数C进行了重新定义。发现改进的Chisholm关系式能够较好地对管内油气水三相摩阻压降进行预测,因此改进Chisholm关系式可以作为摩擦压降计算的通用关系式。     

离心式喷嘴内气液两相流动的数值模拟

求解三维不可压NS方程,并应用VOF方法捕获气液分界面,计算不同压降下离心式喷嘴内的气液两相流动状况,研究了不同压降对喷嘴内流动的影响。计算很好地模拟了喷嘴内的气液两相流动,并得到了出口液膜速度、喷雾锥角以及液膜厚度等参数,数值计算所得结果同试验符合得较好,好于经验公式的结果。     

The Effect of Heat Exchanger Type on Two-Phase Heat Transfer Coefficient and Pressure Drop

Three different types of heat exchangers were tested experimentally to investigate two-phase heat transfer coefficient and pressure drop during the condensation process of CO₂ gas. Experimental results revealed that the convection heat transfer coefficient was enhanced by a factor of four due to the existence of porous media and by a factor of seven due to the use of micro-pipes when compared to the normal macro-tubes. The pressure drop was measured and noticed only in porous tubes and micro-pipes, reaching about 17.5 kPa/m and 8.4 kPa/m, respectively. Comparisons between experimental and correlated results were conducted.     

Hydrodynamics Analysis of a Folding Sieve Tray by Computational Fluid Dynamics Simulation

In this reported work, a new type of tray, a folding sieve tray (FST), consisting of duplicated perforated oblique planes folding at a specific angle was designed. A three-dimensional two-fluid CFD model was employed to predict the hydrodynamics performance of a 0.6 m FST at different folding angles (48° and 90°) and opening ratios (10.2%, 12.5%, and 15.0%), compared with a 0° unfolding-structure sieve tray (ST). The models used in this study were within the two-phase Eulerian framework to ensure that the gas and liquid phases were an interpenetrating continuum. To verify the reliability of the models, the simulation results were compared with experimental results and were found to be in good agreement, and the relative error was less than 10%. The backmixing, pressure drop, clear liquid height, froth height, entrainment and the details of the gas–liquid distributions on the tray were investigated. Better operational stability was found in FST that resulted from the better liquid distribution, a lower pressure drop across the tray, and a relatively smaller clear liquid height. It was shown that gas in the FST had a higher horizontal velocity near the holes to guide the liquid phase. About 90% of backmixing, 50% of clear liquid height, and 30%of wet tray pressure drop were reduced in the FST.     

零净液流量两相流持液率与阻力特性研究

分别以牛顿流体和非牛顿流体为液相，研究了垂直管中零净液流量气液两相流的流动特性。提出了零净液流量气液两相流动模型，应用这一模型计算了零净液流量气液两相流的持液率和压力降，模型计算结果与试验结果相符。研究结果表明，零净液流量气液两相流与常规气液两相流相比具有特殊性，表现为其持液率仅由质量平衡方程控制，其摩擦阻力压力降为负值。     

垂直并联管内高压汽水两相流压力降型脉动的研究

本文在宽广的参数范围内,对垂直并联管内高压汽水两相流压力降型脉动特性进行了试验研究,得出了系统参数对脉动起始点、周期和振幅的影响。根据两相流的均相模型,对压力降型脉动的周期和振幅进行了数值计算。此方法考虑了系统非线性的影响,与试验结果符合较好。     

稠密可压缩气粒两相流动中的等熵声速计算建模及物理规律

气体相与颗粒相混合流场的声速研究, 由于具有重要的基础理论价值与广泛的工程应用背景, 逐渐受到人们重视. 针对稠密可压缩气粒两相流动, 综合考虑颗粒相所占空间体积以及颗粒间相互作用, 推导给出了新的等熵声速计算公式; 新公式包含了已有的纯气体、稀疏气粒两相流情形的计算公式作为其特例, 一方面验证了公式推导的正确性, 另一方面说明新公式更具有通用性; 分析了不同颗粒质量分数条件下的声速变化规律, 相应结果与普朗特的理论分析符合, 特别对于稠密气粒两相流动工况得到了一些新的物理认识; 开展了颗粒间相互作用建模参数的物理分析, 揭示了其对气粒两相流动声速的影响机理. 本文取得的成果为稠密可压缩气粒两相流动研究以及相关工程应用提供理论支撑.     

离心泵叶轮内气液两相三维流动数值研究

本文采用欧拉模型对离心泵叶轮内气液两相泡状流动进行了数值模拟。分析了叶轮内压力、速度等的分布规律,发现在靠近轮盖侧吸力面入口附近压力较低,气液两相速度较大,气泡容易凝聚而导致含气率较高;靠近轮盘处含气率较低。分析了不同进口截面含气率对叶轮内部两相流动的影响机理,建立了进口截面含气率对内部相态分离及泵外特性的影响关系。