氣液兩相流

1、熱物理量測試技術(shù)1概述兩相流廣泛應(yīng)用于熱能動力工程、核能工程、低溫工程以及航天領(lǐng)域等許多領(lǐng)域。所謂兩相流，廣義上講是指一種物質(zhì)或兩種物質(zhì)在不同狀態(tài)下的流動，其中氣體和液體一起流動稱為氣液兩相流。對于兩相流中的氣液混合物，它們可以是同一種物質(zhì)，即汽—液(如水和水蒸氣)，也可以是兩種不同的物質(zhì)，即氣—液(如水和空氣混合物)。氣液兩相流是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問題，。在單相流中，經(jīng)過一段距離之后，就會建立一個(gè)穩(wěn)定的速度場。但對于兩相流，例如蒸汽和水，

2、則很難建立一個(gè)穩(wěn)定的流動，因?yàn)樵诠艿懒鲃又杏袎航诞a(chǎn)生，由于此壓降作用會產(chǎn)生液體的蒸發(fā)，所以在研究氣液兩相流時(shí)必須考慮兩相間的傳熱與傳質(zhì)問題。兩相流學(xué)科還處于半經(jīng)驗(yàn)半理論階段，對于兩相流的流動和傳熱規(guī)律進(jìn)行研究時(shí)，除了依靠各種數(shù)學(xué)物理模型外，還要依靠實(shí)驗(yàn)，這就需要兩者相結(jié)合從而更好地進(jìn)行研究。2兩相流壓降測量[1]壓降，即兩相流通過系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的壓力變化，是兩相流體流動過程中的一個(gè)重要參數(shù)。保持兩相流體流動所需的動力以及動力系統(tǒng)的容量和功率

3、就取決于壓降的大小。一般說來，兩相流體流動時(shí)產(chǎn)生的壓降一般由三部分組成，即摩擦阻力壓降、重位壓降、加速壓降，管道系統(tǒng)出現(xiàn)閥門、孔板等管件時(shí)，還需測量局部壓降。目前，常用差壓計(jì)或傳感器來測量兩相流壓降。2.1利用差壓計(jì)測量壓降應(yīng)用差壓計(jì)測量氣液兩相流壓降的測量原理圖如圖1所示。所測壓降為下部抽頭的壓力與上部抽頭壓力之差。在差壓計(jì)的Z1截面上可列出壓力平衡式如下：（2.1）1(2?1)=2(4?3)(3?1)式中，為取壓管中的流體密度；為差

4、壓計(jì)的流體密度。圖2帶有氣液分離器的測量系統(tǒng)1實(shí)驗(yàn)段；2氣液分離器；3取壓管；4差壓計(jì)；5溫度測點(diǎn)；6排氣閥如圖2所示，氣液混合物進(jìn)入氣液分離器后分離，氣相在上部，液相在下部，這樣就可保證差壓計(jì)取壓管中全部為液體。但此時(shí)必須知道差壓計(jì)中液體的溫度，因?yàn)椴顗河?jì)中液體的密度與溫度有關(guān)。測量時(shí)試驗(yàn)段中為氣液混合物，因此必須對兩側(cè)的密度差進(jìn)行修正。2.2利用傳感器測量壓降利用傳感器測量兩相流壓降有兩種方式，一是利用兩臺在測點(diǎn)安裝的壓力傳感器獲得

5、的信號相減來得到壓降；二是利用差壓傳感器來獲得壓降。第一種方式主要有電容式和壓電式壓力傳感器，電子設(shè)備將兩壓力傳感器輸入的電信號相減即可換算得兩測壓點(diǎn)之間的壓降。適用于需要快速時(shí)間響應(yīng)的場合，但是有明顯的缺點(diǎn)，將兩個(gè)獨(dú)立測出的電信號再進(jìn)行相減會引起誤差增大。使用此法時(shí)應(yīng)對兩個(gè)壓力傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，力求使輸出信號能較精確地變換成所需測定的壓降。第二種方式主要有磁阻式差壓傳感器和應(yīng)變儀式差壓傳感器。差壓傳感器可以克服上一種方式的缺點(diǎn)。由于差壓