傾斜管內(nèi)兩相流流型的實(shí)驗(yàn)研究范文

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《當(dāng)代化工雜志》2015年第四期

1實(shí)驗(yàn)的流型轉(zhuǎn)變機(jī)理

由于傾斜上升的兩相流中的波狀流占得區(qū)域很小，而且時(shí)間短暫，所以不考慮環(huán)狀流向彈狀流的轉(zhuǎn)變。當(dāng)環(huán)狀流這種穩(wěn)定流型遭到破壞時(shí)，環(huán)狀流開(kāi)始向彈狀流改變，這是因?yàn)榄h(huán)狀流穩(wěn)定時(shí)，如緩慢減小氣相的流速，其液膜上的小波波動(dòng)幅度逐漸的增大，當(dāng)達(dá)到氣相速度的臨界值時(shí)候，變大的波幅會(huì)將液膜聯(lián)接，從而形成彈狀流。研究得出，臨界截面含氣率為0.75[4]。

2結(jié)果分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察的流型和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到傾角5°，15°，25°的流型圖(圖2)。根據(jù)上面得到的流型圖，為了可以更加直觀的觀察，再次擬合出流型的過(guò)渡區(qū)域中心線，進(jìn)而細(xì)致觀測(cè)管傾斜角度對(duì)流型的影響(圖3)。

2.1氣泡流向彈狀流的過(guò)渡由圖3可以得知，從上而下，左到右分別為5°，15°和25°。管的傾斜角度的三個(gè)變化，氣泡流轉(zhuǎn)變?yōu)閺棤盍鞯慕缦抟廊皇巧晕⑸仙?。若界限往下面移，即是流型轉(zhuǎn)變的Jg減小。彈狀流若要向波狀流過(guò)渡，它的液橋必須斷掉，那么所需的Jg應(yīng)更大。原因是若從彈狀流向波狀流變化前的液橋厚度是固定值，則傾斜角加大，液體受到的重力分力作用在氣體越大。角度加大，氣體受到的重力分力也越大，阻力越大。

2.2波狀流向環(huán)狀流過(guò)渡由圖3可知，管的傾斜角變大，流型轉(zhuǎn)變的界限向右移，即是傾斜角越大，Jg變小。出現(xiàn)的原因是若傾斜角變大，Jg越小，波狀流往環(huán)狀流過(guò)渡時(shí)，液面被施壓，順著管壁斜上移動(dòng)，繞管子漸變?yōu)榄h(huán)狀流動(dòng)。

2.3彈狀流向環(huán)狀流的過(guò)渡由圖3得知，彈狀流向環(huán)狀流的過(guò)渡范圍變大。當(dāng)傾斜角變大時(shí)，液體在重力作用下的分力下，液橋受壓迫變薄，容易被氣體沖破。重力的徑向分力作用在液體上變小，液橋斷開(kāi)，上面液體變?yōu)橐耗?，很不容易脫落，界限左邊所需的Jg越來(lái)越小。當(dāng)傾角逐漸變大，轉(zhuǎn)變界限右移，是因?yàn)閮A斜角變大，所需Jg越大，氣體沖擊變大，液體的波動(dòng)加大，形成液橋阻礙氣相運(yùn)動(dòng)，因而需要更大的Jg保持環(huán)狀流型。

3結(jié)論

本文是觀察兩相空氣和水流動(dòng)在三種角度管內(nèi)流型。通過(guò)多次試驗(yàn)和多次數(shù)據(jù)的整理，對(duì)流型變化進(jìn)行了繪制，結(jié)合原理，得出以下結(jié)論：①據(jù)試驗(yàn)臺(tái)玻璃管中，可知傾斜管中流型的幾種變化。②由流型變化有：（1）氣泡流向彈狀流過(guò)渡Jg變?。?2）彈狀流向環(huán)狀流區(qū)域Jg變大；（3）彈狀流向環(huán)狀流變大；（4）波狀流向環(huán)狀流轉(zhuǎn)變Jg減小。

作者：韓洪升張雪徐學(xué)考史雨夕單位：東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院中國(guó)石油天然氣管道局國(guó)際事業(yè)部伊拉克公司