水平管泡状流界面浓度研究

利用双头电导探针测量技术,研究了水平管内空气－水两相流的界面浓度,并得到了气液两相流的界面特性参数（如气泡速度,气泡尺寸和界面浓度）及其随气液两相流量的变化规律,研究发现：随着气相流量的增大,各点的气泡速度,气泡尺寸,界面浓度相应增加,随着液相流量的增大,除气泡速度随之增大外各点的其它参数随之减小,水平管内界在浓度在同一测量角度的径向分布类似,界面浓度在管内除水平管径方向外,沿其它方向的分布都是非     

气液两相流中液相局部速度测量实验

针对气液两相流中液相局部速度测量的问题,设计了一种电导探针和与其相配合的电导检测仪表,并将示踪物质的注入装置和探针合为一体,在气水泡状流流型中进行冷态实验,利用互相关技术对实验数据进行处理,获得液相速度,并进行了实验结果和误差分析。结果表明,通过一定的数据处理技术,此测量系统可以得到满意的测量结果。此外,由于电导探针能够适应多工况的变化,而且可以进行多点测量,因此可用于各种实验并具有广泛的应用前景。     

正丁醇和表观气速对外环流反应器内气泡特征的影响

用双探针电导探头测量了外环流反应器内空气-水和空气-正丁醇水溶液体系中气含率、气泡平均(Sauter)直径、气泡上升速度、气泡尺寸分布以及气液相界面积.考察正丁醇浓度和气速对流型和气泡特征的影响规律,用流体动力学理论和聚并机理对其进行分析.得到实验条件下正丁醇水溶液浓度影响气含率的临界浓度Ccrit.     

用于测量泡状流相分布的三维照相法

同时测量泡状流的空泡率和界面密度分布来描述泡状流的相分布 ,对于研究非均匀尺寸气泡或大变形气泡形成的泡状流极为重要。设计了一种非接触式的三维照相法测量泡状流的相分布。针对垂直的实验管段 ,利用一面 45°放置的镜子反映流动的侧视图 ,同时拍摄流动的正视图和侧视图的镜像 ,并对照片进行分析 ,可确定拍摄时刻测量段每个气泡的空间位置及形状尺寸 ,从而确定测量段泡状流的相分布。误差分析表明 ,这种测量方法在低空泡率条件下测量误差一般不超过 10 % ,它是一种低成本、高精度的绝对测量方法     

气-水环状流携带液滴粒径几何特性的测量

用激光衍射技术测量了水平管内空气－水环状流携带液滴的粒径几何分布特性,得到了Ｓａｕｔｅｒ平均直径、体积平均直径、体积分数、折算表面积等描述粒径几何特性的参数;用双参数模型描述了液滴粒径的分布,研究了折算气速、液相折算雷诺数对液滴粒径分布的影响;并利用双平行电导探针测量了气液界面波,根据界面结构分析了环状流中液滴携带的方式．     

气—水环状流携带液滴粒径几何特征的测量

用激光衍射技术测量了水平管内空气－水环状流携带液滴的粒径几何分布特征，得到了Ｓａｕｔｅｒ平均直径，体积平均直径，体积分数、折算表面积等描述粒径几何特性的参数；用双参数模型描述了液滴粒径的分布，研究了折算气速、液相折算雷诺数对液滴粒径分布的影响；并利用双平行电导探针测量了气液界面波，根据界面结构分析了环状流中液滴携带的方式。     

垂直上升管内未充分发展弹状流流动特征参数的研究

采用电导原理对气-液两相弹状流中的弹状气泡速度、液塞速度、弹状气泡长度和液塞长度进行了测量．得到了各自随表观气速或表观液速的变化规律．并对弹状气泡长度进行了统计分析，结果表明：弹状气泡长度在显性水平α=0．05的条件下符合正态分布．     

稀疏泡状流中三维变形气泡的双投影测量技术

为研究气泡变形对泡状流中气泡受力与运动的影响,设计了一种可获得稀疏泡状流中变形气泡三维参数的双投影测量技术:经图像处理得到变形气泡的两幅投影椭圆后,针对变形气泡特点改进了调整椭圆参数以满足极线约束的预处理方法,并基于对偶空间理论建立了变形气泡的双投影三维重构算法,改进了已有算法中对三维模型与其二维投影间映射关系的处理。在稀疏泡状流中的实验结果表明此技术可较准确地测得变形气泡三维参数,实验误差小于12%。     

毛细管中两相流动特性的电导测量方法

建立了单毛细管中两相流动传递参数实验系统,基于该系统开发了测取泰勒流下气泡速度气含率、气泡频率以及液栓长度等参数的双电导测试系统。结果表明,与常用的摄像法进行比较,双电导探针具有在线、实时和动态响应快等特点,可替代摄像法,并可扩展应用于结 构化催化剂内部测定气液两相流动参数分布。同时,采用电导法对毛细通道中多种流型——包括分散气泡流、气泡串流、泰勒流、膜流及多种过渡流型——进行辨识,取得了较好的实 验结果.     

垂直管道内层流泡状流运动的多流体模型

常用的描述泡状流运动的双流体模型采用一个平均尺寸对气相进行描述。不同尺寸气泡的运动和受力不同。当气泡尺寸分布范围较大时 ,不宜采用双流体模型描述泡状流。根据气泡的尺寸划分气相 ,采用时间平均法建立了描述垂直管道内层流泡状流运动的多流体模型。通过对气泡在流场中的运动和受力分析 ,给出了用以封闭模型的粘性应力、脉动应力、相间动量交换项的表达式。利用模型对具体实验进行了预测 ,模型预测值与实验值的比较结果表明采用多流体模型能够预测气泡尺寸范围较大的泡状流     

气液两相分层流界面液膜高度的测量与预测

以空气、水为工质,利用双平行电导探针对水平管道内气液两相分层流的液膜高度进行了准确测量．实验使用了两种不同结构的实验段,其一为有机玻璃矩形管;其二为内径为５０ｍｍ的有机玻璃圆管．在实验研究的基础上,利用一维双流体模型给出了两相分层流界面高度的理论计算方法,并与实验结果进行了比较．     

基于强制环状流的往复式动态电导传感器的持液率测量

利用传统电导法测量气液两相流持液率时,测量精度和测量范围往往要受到流型和矿化度的影响。为此,提出一种在强制环状流状态下,利用往复式动态电导探针测量持液率的方法。测量装置由旋流器、电导探针、探针自动往复移动装置和数据采集处理系统等组成。该测量方法一方面将流型调整为强制环状流,使测量结果不受复杂多变的气液流型的影响;另一方面,仅仅根据电路的通断来确定液膜厚度,而不依赖具体的电导率大小,因此可以克服矿 化度对测量结果的影响。通过数值模拟研究,标定了动态电导传感器对液膜进行测量的位置位于旋流器下游约6D处;通过室内实验验证了装置的可行性,结果表明：在气相表观流速5~20m·s-1,液相表观流速0.079~0.48m·s-1的实验参数范围内,持液率最大偏差为10.45%。     

小尺度管道中CH4-O2爆炸火焰传播规律实验研究

为研究小尺度管道中CH₄-O₂爆炸火焰传播规律,设计并建立了小尺度管道实验系统,由小尺度管道、配气系统、点火系统、爆炸压力数据采集系统、高速摄影系统以及数据处理系统等组成. 利用小尺度管道实验系统,研究了不同初始压力、不同初始浓度条件下CH₄-O₂混合气体爆炸火焰传播的规律. 爆炸火焰传播速度由高速摄影系统采集的图像利用Matlab程序进行处理并计算得到. 结果表明:同一初始浓度条件下,随着初始压力的增加,爆炸火焰在管道中传播的最大速度随之增大;管道中爆炸火焰最大速度与初始压力的倒数近似呈线性关系;对于不同初始浓度下的混合气体,都存在使混合气体形成加速火焰的最低初始压力;以化学当量浓度（CH₄+2O₂）为界限,当初始浓度越接近化学当量浓度时,混合气体形成加速火焰所需的最低初始压力越小.      

溴化锂浓度及纳米颗粒对气泡泵流型及提升量影响的实验研究

为改善气泡泵特性,了解溴化锂溶液浓度和纳米颗粒添加量对气泡泵流型及溶液提升量影响、不同流型对溶液提升量影响十分必要.搭建两级气泡泵吸收式制冷实验台,利用高速摄像仪记录气泡在一级提升管内运动过程,探究不同条件下流型之间的差异以及对溶液提升量的影响.实验结果表明:管内先后出现泡状流、弹状流、段塞流、搅拌流和环状流五种流型;弹状流、段塞流和环状流对溶液提升量均随浓度的增大而增大,随纳米Cu O添加量增大而增大,但纳米添加剂添加量大于0.25%后,溶液提升量不再提高.     

水平管弹状流液弹频率的有限振幅界面波模型

应用分流层的平衡液膜理论和有限振幅界面波的势流理论,以不稳定界面波生长至波幅可跨接水平管上管壁为液弹形成的充分条件,导出了水平管弹状流液弹频率的计算模型．应用电导探针在内径２４ｍｍ、长度与内径之比大于６００的水平管中测量了水－空气弹状流的液弹频率．模型计算结果与试验结果相吻合．     

微机化气泡参数自动测量系统

报导了一种采用微型电导探针传感器和以微型计算机实时采集处理数据的气泡参数测量系统,介绍了该系统的基本原理与结构。使用此系统测出了某气液混合装置中大小气泡的分布,并给出了正确的结果。     

铁水脱硫过程气泡平均直径的因次分析

为了减小镁蒸气铁水脱硫过程中的气泡直径,提高脱硫效率,通过水模型实验研究了气泡平均直径与设备参数、操作条件之间的关系.通过高速照相机采集不同实验条件下的气泡分布状态图;利用图像处理软件对所采集的图像进行处理,得到气泡平均直径.对实验中气泡平均直径的主要影响因素进行分析,由齐次原理和白金汉定律建立气泡平均直径与主要影响因素的关系式.根据实验数据求得拟合系数,得出了气泡平均直径与实验条件之间的准数方程.     

简讯

电导探针法气泡参数自动测量系统是自然科学基金资助的研究课题,由四系和一系共同来承担。课题组全体人员经4年的艰苦探索,已基本完成课题任务,于5月12日在我院由国家自然科学基金委员会主持并通过了鉴定。     

水平管泡状流强制扰动下的空隙波特性

在水平透明玻璃管内以空气和水为流体介质研究了强制扰动下气-液两相泡状流空隙波的特性,应用高速摄影仪和电导探针,对不同扰动频率下空隙波的不稳定性和波速进行了观察测量.研究结果表明,空隙波对于外界周期性扰动具有频率选择特性,随含气率的提高,扰动传播的衰减减慢,流动不稳定性增加.对应于一定的扰动频率,空隙波有不同的速度概率分布,呈现色散特性.空隙波的波速概率分布在两相混合流速处出现峰值,向两侧加速递减,与高斯分布接近.     

静止液体中单泡罩的鼓泡特性

为了研究泡罩在静止液体中的鼓泡特性,用双头电导探针测试了不同气量下不同轴向位置处的相界面参数——局部含气率、界面浓度、气泡平均尺寸,得出了它们沿径向的分布规律：在轴向高度略高于泡罩高度处,局部含气率呈中间峰值分布形态,在径向r／R=0．42处出现了局部含气率峰值,随着轴向高度的增加,局部含气率峰值逐渐向塔中心区域移动;同气量下界面浓度沿轴向的变化规律与局部含气率相似;气泡平均尺寸在同气量下随高度的增加,有减小的趋势。