Lockhart-Martinelli两相流摩擦压降模型与典型均相流模型的验证对比分析

两相流摩擦压降的计算对于两相流设备与管道的设计选型和流阻分析至关重要。在已有的两相流摩擦压降模型中,均相流模型和Lockhart-Martinelli模型(L-M模型)是比较常用的两相流摩擦阻力压降计算模型。两相流压力对两相流摩擦压降影响很大,然而,之前的模型验证分析并未分析这些模型在不同压力条件下的计算精度。L-M模型是否适用于中高压两相流,均相流模型在什么压力范围内适用,并未有相关验证分析及结论。本研究对比了均相流模型和L-M模型计算值与文献中公开发表的两相流摩擦压降数据,主要包括OuldDidi的制冷剂两相流摩擦压降数据、GASPARI的7 MPa两相流摩擦压降数据及陈听宽的高压两相流摩擦压降实验数据。通过验证对比分析发现在中高压条件下,L-M模型计算误差非常大,压力越高,模型计算误差越大。而均相流模型,对于高压两相流,特别是对高压低质量含气率两相流有比较好的预测精度。

粗糙度对微通道内两相流摩擦压降的影响

以去离子水和质量分数为0.3%的水基Al_2O_3纳米流体为工质,对水力直径为1 241μm的矩形微通道内流动沸腾过程进行研究。为了探究微通道壁面粗糙度对两相流摩擦压降的影响情况,运用化学抛光处理手段来改变壁面粗糙度。研究结果表明:实验工况相同时,两相流摩擦压降随着微通道壁面粗糙度的增大而增大;纳米流体为工质时两相流摩擦压降高于去离子水为工质时两相流摩擦压降,高热流密度下更为差异明显;将实验值分别与3种分相模型的预测值对比来验证现有压降模型的准确性,结果偏差较大,而且壁面越粗糙预测效果越差。现有的压降计算模型需要进一步完善以增强其普适性。