An Experimental Study on the Flow Characteristics of OilWater Two-Phase Flow in Horizontal Straight Pipes

The flow patterns and their transitions of oil-water two-phase flow in horizontal pipes were studied. The experiments were conducted in two kinds of horizontal tubes, made of plexiglas pipe and stainless steel pipe with 40mm ID respectively. No. 46 mechanical oil and tap water were used as working fluids. The superficial velocity ranges of oil and water were: 0.04-1.2m·s^-1 and 0.04-2.2 m·s^-1, respectively. The flow patterns were identified by visualization and by transient fluctuation signals of differential pressure drop. The flow patterns were defined according to the relative distribution ofoil and water phases in the pipes. Flow pattern maps were obtained for both pipelines. In addition, semi-theoretical transition criteria for the flow patterns were proposed, and the proposed transitional criteria are in reasonable agreement with available data in liquid-liquid systems.

中国大型LNG/FLNG绕管换热器研发进展与工业化应用

大型LNG/FLNG绕管换热器是FLNG和大型LNG生产建设的核心装备,技术门槛高,长期由美国APCI和德国Linde公司垄断。本文全面回顾了中国在大型LNG/FLNG绕管换热器研发和工业化应用方面的最新进展,主要包括:①构建了适用于烷烃工质冷凝与沸腾流动的高精度数值模拟方法,提升了数值计算的准确性和稳定性,数值模拟结果与实验数据相对误差在±20%以内;揭示了晃动及结构参数对烷烃工质复杂相变流动传热的影响机制,建立了烷烃工质复杂相变流型转换准则与分流型的流动换热关联式;开发了具有自主知识产权的大型LNG/FLNG绕管换热器仿真设计软件,其仿真结果与现场运行数据平均相对误差小于5%。②研制了300 m以上超长无缝换热铝合金管及3种适用于LNG/FLNG绕管换热器的新型均布器,形成了基于铝换热管的大型LNG/FLNG绕管换热器结构优化设计技术,开发出了中国首套全铝制30万m3/d LNG/FLNG绕管换热器,通过了CCS认证,并制定了相关企业标准。③搭建了全球首个LNG/FLNG绕管换热器工业化测试平台,完成了首套全铝制30万m3/d LNG/FLNG绕管换热器静止和晃荡工业化应用测试,结果表明国产LNG/FLNG绕管换热器在换热等方面性能良好。相关研究成果为未来自主设计和建造大型LNG/FLNG绕管换热器奠定了基础。

横掠管束降膜流动和传热特性

为了明确绕管式换热器壳侧降膜流动特性对传热性能的影响,建立三维壳侧计算域,采用VOF模型,在干度工况范围为0.1~0.9,热流密度为1 275~8 000 W/m^(2),质量流率为120 kg/(m^(2)·s)时,分析了乙烷在绕管式换热器壳侧降膜流动过程。结果表明:对于乙烷工质,流型依次为层状流、半环状流、液滴流。干度为0.3,热流密度为4 000 W/m^(2)时为层状流向半环状流转化点;干度为0.6和0.7,热流密度4 000 W/m^(2)时为半环状流向液滴流转化点;在层状流向半环状流及半环状流向液滴流转化点传热系数均下降。干度为0.1~0.2,传热系数与干度成正相关;干度为0.3~0.7,传热系数与干度成负相关;干度为0.8~0.9,传热系数随干度变化不明显;流型为层状流和半环状流时,热流密度与传热系数成正相关。流型为液滴流时,热流密度与传热系数成负相关。

水平管内气—液两相流流型及其转换特性研究

本文以空气—水为介质，在水平圆管中对两相流流型进行了试验研究．根据试验结果绘制了流型图．并与传统的试验结果进行了比较．表明它们有类似的特征，进而提出了预测能力更强的流型转换关系式．

纳米流体振荡热管内部流动和传热特性

本文以纳米流体和去离子水的振荡热管作为研究对象,通过实验的方法,运用可视化的加热与观测手段,对比纳米流体和去离子水振荡热管的内部工质流型和冷热端温差,发现纳米颗粒体积浓度达到一定浓度后,相对于去离子水,纳米流体可以降低振荡热管的下极限热流,提高上极限热流,而后者是利用纳米流体为工质改进振荡热管性能主要特点,内在物理实质是纳米流体具有明显不同的流型转变。

倾斜管内两相流流型的实验研究

为了进一步了解倾斜向上管倾角对管内空气和水二相流流型转变的影响。本实验在两相流实验室进行,记录和总结实验数据,进而获得流型图。分析了空气-水形成两相流通过管长8 m,有机玻璃直径20 mm,分别将管倾斜5°,15°和25°,所得的数据采集。通过在相同管径条件下的倾斜管在不同倾斜角下流型出现的区域对比,得到管的倾斜角度对流型变化的影响。

临界点附近气—液相变过程的实验研究

本文利用动态数字散斑干涉技术对氟利昂—１３在临界点附近的气液相变过程进行了实验研究，详细介绍了该实验的装置、原理，并给出了氟利昂—１３气液相变过程在临界点附近的数字散斑干涉图象及计算结果。获得了氟利昂—１３全场的密度分布及其变化规律，还获得了气液两相界面厚度及其随温度的变化和临界乳光现象。本文的工作为深入研究气液相变过程在临界点附近的微观机理提供了实验手段和条件。

基于逐步回归方法和电容分布辨识油气两相流流型

基于12电极阵列电容传感器提供的电容测量信息,采用逐步回归方法,获得了与流型相关的电容关联式。基于最小方差预测准则,提出水平管油气两相流流型辨识方法。实验结果表明,该流型辨识方法仅通过管截面电容分布就有效地辨识了两相流流型,且具有简单、快速、不干扰流场等特点。

航空发动机轴承腔油气两相流型的一个判断准则

基于流型进行航空发动机轴承腔油气两相润滑分析是一个有潜力的研究途径,通过构建轴承腔油气两相流型与结构工况的关系,形成轴承腔油气两相流型的判断准则是其中重要的基础工作。借助描述轴承腔油气两相流的流型判别参数,构建轴承腔油气两相流型与结构工况的关联关系,提出轴承腔油气两相流型的判断准则,相关的轴承腔油气两相流试验现象支持了这一准则。研究工作实现了根据轴承腔结构工况条件预估轴承腔油气两相流型的途径,有助于基于流型分类进行轴承腔润滑分析和换热设计。

重力热管喷涌不稳定性调控判据

重力热管内的两相流型对其工作特性有着至关重要的影响。本文借鉴垂直圆管内两相流型转变的实验研究结果和近饱和自由降膜流始发沸腾的观测结论,通过简化分析,给出重力热管蒸发段内由泡状流向弹状流过渡的流型转变判据。在低饱和蒸汽压和高过冷度下,这种流型转变将导致周期性振荡的两相流不稳定性,这就是喷涌不稳定性;因此,流型转变判据也就是喷涌不稳定性调控判据。文中还结合数值计算实例,指出影响流型转变的重要因素。

R134a闪蒸喷雾过程中喷管内流动形态对喷雾特性的影响

闪蒸喷雾过程中喷管内流动状态对喷雾形态及雾化效果具有重要的影响。为了观察喷管内流动状态及其对应的喷雾形态,使用高速相机对不同喷射压力条件下制冷剂R134a在石英玻璃直喷管中的流动状态及喷雾形态进行可视化研究,同时分析不同喷射压力条件下喷雾半径的动态变化情况。研究发现,喷管内的气化可以促进喷管出口处喷雾半径的迅速扩大,但同时限制了喷雾半径在喷雾过程中的进一步发展。喷管内流动状态在一定喷射压力下具有极强的不稳定性,在喷管内形成均匀的泡状流有利于形成均匀、稳定的喷雾形态。

管内气液两相流流型研究现状与发展

在管内气液两相流动中,流型受流量、压力、工质、倾角和流道形状等多因素影响,了解流型对于流动特性与传热特性的研究至关重要.文中总结了流型划分方法、影响因素以及流型转换的判别方法,指出了当前研究存在的问题和未来研究的方向,为进一步开展管内气液两相流流型研究工作提供了参考.

热水锅炉改造为相变换热锅炉的电气设计

介绍了相变换热装置的结构及工作原理,对传统热水锅炉及电气控制等方面存在的问题提出了改造措施并分析了相变换热锅炉运行和电气改造后的经济效益。

考虑汽化的喷嘴高温气流注水两相流动规律

针对某火箭发动机考虑汽化的注水气液两相流问题,研究了液态水的汽化机理。根据不同环境压力下水的饱和温度建立了汽化模型,编制适合于液态水的专用汽化相变求解程序,并通过添加汽化组分源项及热源项的方法将汽化相变计算嵌入到多相流场控制方程中,实现了考虑液态水汽化相变的三维多相流场求解。结合经典算例进行了对比,特征点的两相流场温度计算值和试验的误差控制在8.5%以内,验证了程序三维计算的可靠性。距火箭喷嘴不同距离横截面的两相质量转化率曲线显示,质量转化率从最低值上升到最高值,然后降低到最低值,揭示了考虑相变的气液两相相间反应转化机理。该方法可为运载火箭发射平台发射起始阶段水室的汽化降温提供参考。