基于Chisholm模型的V锥流量计气液分层流测量新模型

针对V锥流量计应用Chisholm模型测量气液分层流时误差较大的问题,采用节流比分别为0.55、0.65和0.75的三个V锥流量计,实验研究了高含气率(体积含气率>95%)气液分层流条件下,气、液相流量、压力以及节流比对Chisholm模型修正因子C的影响规律,并建立气液分层流测量模型。结果表明,修正因子C随LockhartMartinelli参数XLM的增大而单调递减,但基本不受压力和气体密度Froude数的影响,而节流比变化则对C有一定影响;建立了C随XLM变化的测量模型,获得了不同节流比的V锥流量计气液分层流测量新模型。对于节流比为0.55和0.65的V锥流量计,分别在94.6%和88.6%置信水平下,新模型预测的气相流量相对误差不超过±3.0%;节流比为0.75时,在91.7%置信水平下,预测的气相流量相对误差不超过±4.0%。

水平直管中气液两相分层流动压降的实验研究

为了探索气液两相流流动参数变化对水平圆管中气液两相分层流动压降的影响及压降的计算方法，在天津大学双闭环中压湿气实验装置上开展了实验。实验工况为：压力为0．2-0．8MPa，气相表观流速为6～12m／s，质量含水率为0～79．6％，管道直径为50mm，实验压降测量长度为3m。实验结果表明，压力、气相流速、质量含水率等参数都会影响水平圆管两相流动压降的大小，其中含水率是影响压降的关键因素。选择经典的Chisholm模型和考虑相界面形状对两相摩擦系数影响的ARS模型进行压降预测，预测结果：平均误差分别为25．89％和11．56％，不确定度分别为29．44％和11．88％。进一步分析截面含气率与摩擦系数对Chisholm模型压降计算值的影响，得知摩擦系数是其中主要的影响因素。将两相摩擦系数与单相摩擦系数的比值引入Ch—isholm模型对其进行修正，修正之后的Chisholm模型压降计算值平均误差为11．27％，不确定度为14．66％。

棒束通道内两相流动摩擦阻力特性分析

常温常压下,对竖直3×3棒束通道内气液两相流动阻力特性进行了实验研究。利用所获得的实验数据,对8种典型的两相流动摩擦压降计算模型进行了评价。结果表明,均相模型在两相流速较高时精度较高,在两相流速较低时则偏差较大。分相模型中,Friedel模型和Lombodi-Pedrocchi模型不适用于本实验条件下棒束通道内气液两相流动摩擦压降的计算。Chisholm C模型、Zhang-Mishima模型、ChisholmB模型、Mishima-Hibiki模型及L.Sun模型的预测值与实验值的平均相对误差介于20%~30%之间。基于实验数据,通过修正ChisholmC模型的C系数,给出一个新的修正模型,其计算值与实验值符合良好。

矩形通道内气水两相流摩擦阻力计算模型

常压下以空气和去离子水为工质,对横截面为1.41mm×40mm和3mm×40mm的竖直矩形通道内两相流动阻力特性进行了实验研究。利用获得的764组实验数据,对11种典型两相流摩擦阻力计算模型进行评价。结果表明:Lee-Lee模型整体预测精度最高,但在分液相雷诺数较小(Rel<600)和较大(Rel>8 700)区域,与实验值符合较差;在分液相紊流区(Rel≥2 000)Chisholm B模型适用性较好,对于两实验段预测值与实验值绝对平均误差分别为6.13%和6.43%,但在分液相层流区(Rel<2 000)其预测值与实验值偏差较大。根据压降特性提出修正两相动力黏度,并针对分液相层流区提出修正计算关系式,其预测值与实验值符合较好。

简谐摇摆运动下窄通道内空气-水两相流摩擦阻力

矩形窄通道广泛应用于紧凑式换热器设计中,其内空气-水两相流动摩擦阻力受简谐摇摆运动影响而与稳定状态不同。笔者通过实验研究了摇摆运动条件下矩形窄通道内绝热两相流摩擦压降特性。结果表明:层流区(分液相雷诺数Rel<800)及过渡区(800≤Rel≤1400)摇摆条件下摩擦压降波动周期等于摇摆周期;湍流区(Rel>1400)摩擦压降没有明显的周期性波动。Lee-Lee模型能较好地用于摇摆条件下平均摩擦压降的预测,但不能用于周期性变化摩擦压降的动态预测。通过分析大量实验数据的变化规律,基于奇斯霍姆C(Chisholm)关系式,拟合得到了摇摆条件下瞬时摩擦压降经验关系式,其预测值与实验值有较好的一致性。