螺旋管内油-水液液两相流流型

在两种不同放置位置螺旋管内进行了油 -水液液两相流流型的实验研究 ,定义了各种不同流动条件下油-水两相流的流型 ,给出了螺旋管内液液两相流的流型图 .进而讨论了各流型之间转变的机理 ,并考察了螺旋管结构尺寸及放置方式对油水两相流流型及相转变特性的影响 .

微通道内液液两相流流型

利用高速摄像仪观测了环己烷-水在对流T形、Y形微通道内液液两相流流型。以水为连续相、环己烷为分散相,观测到了滴状流、弹状流和平行流3种流型,考察了微通道尺寸、液体入口角度及流速对流型的影响。随着微通道深宽比的减小,流型转换线整体向右移动;随着两相流进口角度的减小,平行流形成的区域变大,弹状流形成的区域变小,当角度为60°时,没有观察到弹状流。以两相流的表观速度为坐标轴绘制了流型图,给出了流型转化线,并与已有文献进行了对比。

微通道内液液两相流压力降的测量和关联

微通道内液液两相流的压力降对系统内部热量和质量传递具有重要影响。针对环己烷-含0.3%SDS(十二烷基硫酸钠)蒸馏水液液两相系统,利用高速摄像仪对2种不同深宽比的矩形截面直管微通道内的液液两相流进行了实时观测和记录,用压差变送器测定了其在弹状流型下的压力降。微通道尺寸(深度×宽度)分别为400μm×600μm,400μm×800μm。结果表明:弹状流型下的压力降随系统各相流率、毛细数、雷诺数、连续相黏度的增加而增加,随两相速度比值的增加而减小,且当毛细数Ca>0.015或雷诺数Re>20时,压力降随着通道截面深宽比的增加而增加。基于实验结果,修正了均相流模型,提出了新的压力降预测关联式,模型计算结果与实验值吻合良好。

基于文丘里管和涡轮流量计的液液两相流测量

本文研究了运用单相流量计组合进行液液两相流参数测量的方法。该方法首先通过静态混合器将液液两相流混合成为均相流,然后利用文丘里管获得两相流差压,利用涡轮流量计获得两相流总体积流量,最后通过液液两相流测量模型获得液液两相流总体积流量、总质量流量、混合密度以及分相流量。初步实验结果表明该方法是可行的,在总体积流量1～6 m^3/h,油含率15%～85%的范围内,可有效地测量液液两相流的总体积流量、总质量流量和两相流混合密度,测量相对误差在5%以内,但液液两相流分相流量测量相对误差较大,仍需进一步研究。

多层复合T形管分离器分离液液两相流研究

多层复合T形管分离器是最新型两相流分离器,但其工业应用尚待更深更广的研发。以煤油和水为液液两相,在分层流和带混合界面的分层流流型下,实验研究了双层复合T形管和4层复合T形管内液液两相流的相分离和分离效果。结果表明,分层流时两种多层复合T形管分离器能按理想分离过程分离两相流,可以实现两相的完全分离。流型中混合程度增加对相分离不利,但总体而言,多层复合T形管分离器的分离效果依然好于简单T和单层复合T形管。在混合程度较高的流型时,水相占比也对多层复合T形管的相分离效果产生一定影响。

液液两相流法制备海藻酸钠包覆的液态金属微滴

本文以室温液态金属(GaInSn)为分散相、海藻酸钠(NaAlg)溶液(1wt%)为连续相,采用液液两相流方法,在竖直共轴微通道中,制备得到NaAlg凝胶包覆的多个GaInSn微滴,具有单分散、尺寸一致的特点。GaInSn/NaAlg两相流存在四种流型:分散相滴流、分散相柱塞流、连续相滴流和连续相射流。GaInSn微滴的包覆模式三种:Squeezing、Dripping和Compound Jetting,其中Dripping和Compound Jetting是主要的包覆模式。在较低的GaInSn流量下,NaAlg流量增加到一定程度后,包覆模式由Dripping转变Compound Jetting。固定两相流量比,随着两相流量的同比例增加,GaInSn微滴的特征频率呈线性增加、包覆个数增加、特征长度变化不显著。

垂直共轴锥管中石蜡/乙醇液液两相流研究

本文以垂直共轴锥管(锥角α=2.8°)为研究对象,采用分散相为液体石蜡、连续相为乙醇,研究石蜡/乙醇两相流。实验中发现了五种流型:柱塞流、滴流、射流、管状流和线状流。随着分散相流量的增大,石蜡微滴的流型由滴流转变为柱塞流或射流,石蜡微滴的直径和频率都增大;随着连续相流量的增大,石蜡微滴的流型由柱塞流转变为滴流、射流,石蜡微滴的直径减小、频率增大。

垂直管内液液两相流的测定与模拟

在脉冲进料和连续稳定进料两种条件下,对乙苯共沸换热器内,乙苯和水在竖直管内的流动混合状况进行了冷模实验研究。采用Fluent6.3软件对油水两相在垂直管内的流动混合过程进行了数值模拟,并将模拟结果与实验现象进行了对比分析。实验结果表明管内两相流动过程中分层现象比较严重,换热器结构有待改进。对于管内下部的流动情况,编写UDF程序模拟脉冲进料,欧拉模型的模拟结果与实验现象较为接近。

被动式微混合器内液-液两相流的研究进展

微通道内的液-液两相流反应混合与传质效率高,反应速度快,同时可以有效控制化学反应过程,降低安全隐患。综述了被动式微混合器内液-液两相流的最新研究进展,两相流的混合与传质主要受流体物性、流速、微通道尺寸和几何特征的影响,在微通道内加入障碍物和凹槽,流体分流或引入二次流,可以有效改善液-液两相流的混合与传质。

石油天然气管道系统中的低含液气液两相流研究综述

低含液气液两相流广泛存在于石油管道系统中。对低含液气液两相流的两种典型工况(天然气生产井、长输管道湿气输送)进行了介绍,对低含液气液两相流动的研究现状进行了总结,提出未来模拟实验的工况应力求接近实际,为低含液气液两相流动的实际应用提供可靠的流动保障方案。

液液混合两相流中内螺旋管道机器人运行性能分析

作为一类重要的无创肠道机器人,目前对螺旋管道机器人的研究都是针对单相液体流,但由于各类流质食物的存在,肠道环境为液液多相流状态。采用计算流体力学(CFD)方法数值,计算内螺旋管道机器人在液液混合两相流中的轴向推进力、流体动压承载量、机器人周向阻力矩和管道内壁所受最大压力等运行性能参数。结果表明:往液体环境管道中加入另一均匀分散的高黏度液体时,随着加入液体体积分数的增大,机器人轴向推进力、流体动压承载量、机器人周向阻力矩和管道内壁所受最大压力均随之增大;当加入的高黏度液体分散不均匀时,随着加入液体体积分数的增大,机器人轴向推进力呈波浪状增大,周向阻力矩也随之增大,但基本都小于高黏度液体均匀分散时的情况。

微通道内液-液两相流研究进展

从流型、传质和应用3个方面,介绍了近年来微通道内液-液两相流的研究进展。液-液两相流型研究内容主要有两部分,即流型的观察、流型谱图的绘制以及考察多种因素对流型的影响,但是具有普适性的流型谱图和流型转变线仍未提出。液-液两相传质研究方法包括实验研究和数值模拟两种,主要研究在液滴流、弹状流和平行流3种稳定流型下的传质过程;且相对于定性研究,定量的传质研究较少。对于微通道内液-液两相流应用研究,主要体现在萃取、材料合成、生物结晶等方面。此外,对今后微通道内液-液两相的流型、传质和应用研究进行了展望,指出需从实验与模拟计算相结合以及拓展微通道内液-液两相流的应用研究两个方面进行深入研究,推进其工业化进程。

微通道内液-液两相流流型及传质的研究进展

微通道内液-液两相流流动在微化工系统中占有重要的地位,了解微通道内液-液两相流体流动和传质规律对推动其工业化应用有重要作用。本文以微通道内液-液两相流系统为研究对象,简述了不同工况下微通道内液-液两相流流型和混合传质效率,分析了微通道特征、流体性质和流体流动速度等对流型形成和传质效率的影响。指出目前对于微通道内液-液两相流的研究多处于定性研究,定量研究仅针对某一体系展开,所得结果具有一定的局限性。关于微通道内液-液两相流传质研究实验较多而数值模拟方法相对较少,接下来的研究工作中应该考虑建立微通道内液-液两相流基础研究的数据库,通过分析大量的数据获得有效的流型划分准则和相关经验式以此推动微通道内液-液两相流的工业化应用。同时在传质研究过程中应研究开发相应的数值模拟模型,保证实验和数值模拟相结合,提出有效的传质效率评价机制。

大深宽比双T形微通道内液-液两相流可视化研究

通过高速摄像对水力直径0.176mm、深宽比2.4的双T形矩形微通道内的液-液两相流动进行了可视化实验研究。改变连续相(硅油)和分散相(水)的流量比,记录分析了微通道不同部位油-水两相流的流型和流型发展演化情况。实验结果表明,在微通道上游T形部位的油-水两相流型主要包括滴状流、弹状流、波平行流和平行流;在微通道的中间部位,绘制了基于水和硅油量纲为1韦伯数的流型图,并将其与相关文献进行了比较。同时,发现微通道内液塞及液滴的长度(量纲为1)与油/水流量比之间存在线性关系,液塞/液滴速度比两相混合物表观速度大,建立了能够准确描述液塞/液滴运动速度的实验拟合公式。最后,研究了液滴在微通道下游T形部位的行为,观察到断裂和不断裂两种模式并进行了分析,给出了划分断裂与否的流型图。

微小通道内低Reynolds数液-液两相流动与换热特性实验研究

实验研究了圆形微小通道内液-液两相流的流动和换热特性。选用去离子水为分散相,高黏度二甲基硅油为连续相。通过处理高速摄像所拍摄的可视化图像,总结了液-液两相流流型和液滴的长度/形状特征。并在此基础上考察了低Reynolds数下液-液弹状流对微小通道的换热作用。结果表明,平均Nusselt数随着Reynolds数的增加而增加,且油水比越大传热系数增加幅度越明显。Nu随着含水率的增加而降低。虽然含水率增加会使两相平均热容量提高,但在低Reynolds数下,这种提高被其长液滴内较弱的循环强度所抵消。选用三种不同形式接头在相同混合速度和含水率的情况下生成不同长度的液滴,发现短液滴更有利于换热。相同工况下,液滴长度的优化可以使整体传热系数提高近26%。

斜板间液-液两相的分离(Ⅰ)——液-液两相分层流动和液滴的运动

以Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程为基础，通过假设液－液界面的滑动速度比，导出了液－液分层层流流动速度分布的数学模型及液层厚度的计算公式．通过作用于液滴上力的平衡条件来建立液滴的运动方程，分别导出了液滴在连续相及相界面上相对于液体的运动模型．用微粒、微滴联合示踪的激光照相法，实测了液－液界面的滑动速度比．本文模型为进一步研究液－液分离过程提供了基础．

两相流搅拌槽内多层涡轮组合桨的模拟研究

文章在不相溶液液两相流搅拌槽内,就三种常用的圆盘涡轮搅拌器,对多层组合桨的搅拌特性进行了数值模拟,分别研究了流场特性、搅拌功率和混合时间。研究表明,多层桨中三种桨型的不同组合,会改变流体最大速度和流场死区的出现位置及影响范围,在不同位置出现封闭的局部小循环,破坏釜内流体的整体循环,并对宏观的混合时间产生较大影响。折叶桨有轴向流,可优先设置在最底层,以消除釜底死区。弯叶桨可产生高速径向流,可优先设置在中间层,利于釜内大循环的形成。多层桨不同桨层间的相互影响,使不同位置的桨叶的功率消耗不一致,现有传统的经验算法不适用于多层组合桨的功率计算,有必要进一步探讨。

水平管内油水两相流流型及其转换规律研究

本文对水平放置圆管内的油水液液两相流的流型及其转变特性进行了实验研究,定义了不同流动条件下油水两相流的流型,并由实验所得数据给出了水平圆管内油水液液两相流的流型图。进而讨论了各流型之间的转变机理,并考察了影响流型的因素。采用无量纲准则数以及半理论公式对流型转变进行了预测,结果与实验数据基本吻合。并与他人的实验数据也进行了比较。

微通道内传递对液液分散过程的影响规律

在同轴环管微通道中,采用水/正辛醇形成两相体系,利用硫酸向水中传质并释放热量以实现伴随传质传热的微分散过程,研究了两相流速、硫酸浓度对两相流型和液滴大小的影响规律。结果发现,传递会引发O/W/O新流型的产生和流型分布区域变化。探讨了传递强度对于分散液滴尺寸的影响,通过计算液滴脱落时的动态界面张力,分析了传质和传热对于液液微分散影响的大小。

微细圆管及扁平管内液-液Taylor流动特性的数值研究

微细通道内Taylor流动广泛应用于能源化工领域,为分析其相界面及阻力特性,利用相对坐标系的方法,研究了竖直圆管及扁平管内的液-液Taylor流动,讨论了通道宽高比、Reynolds数(Re)及分散相体积分数对液膜厚度和两相压降的影响。结果表明:圆管内液滴头部和尾部可以膨胀至近似球形,而扁平管内壁面的限制作用较强,液滴呈现扁平状。随Reynolds数增大,两相界面逐渐收缩,液膜厚度逐渐上升。圆管内液膜厚度比较均匀,扁平管内液膜在通道顶部较薄,而圆弧部分较厚。两相压降随Re和宽高比的增大而增大,随分散相体积分数的增大而降低。相比连续相和分散相压降,界面压降所占的比重最高,并依据模拟结果,提出了圆管及扁平管内液-液Taylor流动的压降预测公式。