基于查询表的环状流初始携带份额分析计算

气液两相流临界热通量对工业设备的安全性有重要影响,液膜干涸模型是预测气液相环状流临界热通量的有效方法。确定环状流起始点、初始和平衡状态的携带份额、携带现象的发生条件、液滴沉积率以及携带率对模型的计算精度都起着决定性的作用。通过大量研究目前已经得到了适用于不同条件下的经验关联式来预测此模型中的大多数参数,然而环状流起始点的初始携带份额至今仍需通过假设来确定。以广泛应用于核工业的临界热通量查询表为依据,针对界限含气率区间建立环状流液膜干涸模型,对使模型计算值满足查询表工况的初始携带份额进行分析,拟合得到其与Weber数及液相Reynolds数的关联式,预测值偏差大多在±30%内。     

基于查询表的环状流初始携带份额分析计算

气液两相流临界热通量对工业设备的安全性有重要影响,液膜干涸模型是预测气液相环状流临界热通量的有效方法。确定环状流起始点、初始和平衡状态的携带份额、携带现象的发生条件、液滴沉积率以及携带率对模型的计算精度都起着决定性的作用。通过大量研究目前已经得到了适用于不同条件下的经验关联式来预测此模型中的大多数参数,然而环状流起始点的初始携带份额至今仍需通过假设来确定。以广泛应用于核工业的临界热通量查询表为依据,针对界限含气率区间建立环状流液膜干涸模型,对使模型计算值满足查询表工况的初始携带份额进行分析,拟合得到其与Weber数及液相Reynolds数的关联式,预测值偏差大多在±30%内。     

水平管内纯饱和蒸汽强制对流冷凝局部换热特性

通过对水平管内饱和纯蒸汽强制对流冷凝换热的实验研究, 分析在管内两相流型为环状流-半环状与波状流时, 质量含汽率、蒸汽入口流速和压力对蒸汽冷凝换热的影响, 并得到了同时适用于这两种流型的计算局部冷凝传热系数的经验关联式。结果表明:局部冷凝传热系数在环状流-半环状流及波状流下均随质量含汽率和压力的降低而减小;在环状流-半环状流下, 随蒸汽入口流速的升高而增大, 在波状流下, 随蒸汽入口流速的增大而减小;实验拟合所得到的换热经验关联式与实验结果符合良好, 偏差在±20%以内。     

水平管气液两相分层流界面剪切预测研究进展

水平管气液两相分层流虽流型简单,但由于界面存在复杂的动量和能量传递,分层流的界面剪切预测至今没有一致的结论。本文从理论模型、实验模型、数值计算3个角度出发,详细阐述水平管气液两相分层流界面剪切预测的研究现状,得出不同研究方法的优势和缺陷。针对3种研究方法,指出理论模型通过模型简化和经验关联式来建立封闭模型,实验模型则在封闭关系上修正经验关联式,但由于简化假设和实验条件的限制,使得这两种研究方法对界面剪切应力的预测具有一定的局限性;数值计算能够弥补机理模型在流场细节等方面的不足,但能够提供界面剪切预测或封闭关系的工作很少。此外,对比了5种不同形式的已有模型对气液两相分层流持液率和压降预测的结果。最后展望了水平管气液两相分层流界面剪切预测的研究趋势,提出理论和实验研究需要提出更详细的局部模型,并考虑工程实际工况进行研究,发展针对气液界面计算的新方法,并为分层流提供封闭关系则是数值计算研究面临的挑战。     

上升管内环状流含液体积分数与压降预测模型

对垂直上升管中气液二相环状流的含液体积分数及压降预测进行了研究,在充分考虑了环状流的流型特征以及合理假设的前提下,以二相流动力学理论和Wallis有关经验式为基础,推导出了环状流的数学模型。通过求解力学方程,获得了含液体积分数及压降预测的新模型,将新模型及已有模型与实验数据进行对比,结果表明,新模型不仅与实验结果符合良好,还具有计算速度快的特点,从而为垂直上升管内气液二相环状流含液体积分数与压降的预测提供了一种新的有效方法。     

垂直管气液两相环状流界面扰动波频率特性

气液两相环状流的相界面存在扰动波,波动频率是描述环状流界面扰动波特性的关键参数,对环状流的传质传热研究有重要参考价值。利用近红外光的吸收特性,设计了液膜检测装置,采用垂直对射光路设计,并通过置入式导光管屏蔽一侧液膜和气芯夹带液滴,实现了对环状流局部液膜的非接触式检测。在此基础上对界面扰动波进行了频域分析,运用功率谱密度估计,对50 mm管径竖直上升管环状流界面扰动波波动频率进行了定量研究,得到0.1～0.8 MPa不同压强条件下,共70个流动条件的环状流界面扰动波频率值。利用实验结果对现有模型进行验证分析,在此基础上利用Strouhal数描述液相流动条件的影响,利用Froude数描述气相流动条件的影响,建立了预测环状流界面扰动波波动频率的St-Fr模型,经实验数据验证预测的平均绝对误差（MAE）为11.42%。     

垂直管气液两相环状流界面扰动波频率特性

气液两相环状流的相界面存在扰动波,波动频率是描述环状流界面扰动波特性的关键参数,对环状流的传质传热研究有重要参考价值。利用近红外光的吸收特性,设计了液膜检测装置,采用垂直对射光路设计,并通过置入式导光管屏蔽一侧液膜和气芯夹带液滴,实现了对环状流局部液膜的非接触式检测。在此基础上对界面扰动波进行了频域分析,运用功率谱密度估计,对50 mm管径竖直上升管环状流界面扰动波波动频率进行了定量研究,得到0.1~0.8 MPa不同压强条件下,共70个流动条件的环状流界面扰动波频率值。利用实验结果对现有模型进行验证分析,在此基础上利用Strouhal数描述液相流动条件的影响,利用Froude数描述气相流动条件的影响,建立了预测环状流界面扰动波波动频率的St-Fr模型,经实验数据验证预测的平均绝对误差(MAE)为11.42%。     

液固外循环流化床起始外循环液体流量的实验研究

为外循环流化床换热器的设计计算提供依据,以喷嘴为颗粒循环装置的液固外循环流化床换热器为研究对象,考察了颗粒直径、口径比、喷嘴安装位置、颗粒初始加入量及流体粘度对起始外循环液体流量的影响;得出了稳定操作情况下,液固外循环流化床换热器起始外循环液体流量与上述因素之间的经验关联式.结果表明:计算值与实验值吻合较好.     

垂直同心环形管内上升气液两相环状流含气率与压降预测

对垂直同心环形管内上升气液环状流的截面含气率及压降预测进行了研究.根据Kelessidis有关团状流向环状流转换的思路以及Wallis有关圆管内环状流积分分析的方法,考虑环形管的结构特征及环状流的流型特征,通过两相动力学理论建立了新的预测截面含气率及总压降的模型.将新模型及现有模型与实验数据的分析比较表明新模型对于总压降的预测效果较好.     

环隙式离心萃取器界面半径的测定与关联

采用“快速放液法”测定转筒内的存留量，并用合适的相分布模型计算出相应的界面半径，即实验值。系统研究了转速、流比、重相堰直径、流量、两相密度差和粘度６个参数对环隙式离心萃取器界面半径的影响。用多元回归关联了６个自变量，拟合了界面半径的经验公式。计算值与实验值吻合较好，平均误差３．０３％，可用来确定２０ｍｍ环隙式离心萃取器最佳工作条件。     

环形狭缝通道内气液两相环状流流动特性

建立了环形狭缝通道内气液两相环状流的理论模型 ,该模型计及环状流气芯流动的可压缩性、气液两相间的相滑移、气相对液滴的夹带作用等因素 .考察了两相流质量流量和干度对压降、液滴速度相对变化和狭缝喉部气芯通流面积的影响 .用建立的理论模型对空气 -水两相环状流通过环形狭缝的两相压降进行预测 ,预测值和试验值吻合良好     

预测水平管气-液环状流周向液膜厚度分布的理论模型

针对水平环状流液膜厚度沿周向分布的不对称性 ,用 5组双平行电导探针测量了水平管内气液环状流沿周向的瞬态液膜厚度 ,得到了平均液膜厚度沿周向的分布规律 .分析了液膜向上输送的机理 .为更为准确地预测液膜厚度 ,综合考虑了扰动波抽吸作用机理、气体二次流机理及液滴沉降和携带机理 ;通过量级比较和应力平衡的方法 ,提出了一个预测液膜厚度沿周向分布的理论模型 .数值模拟结果表明预测值与实验测量结果符合较好     

气液两相流流经环形狭缝通道的流动特性

引言动力、能源、石油化工等领域中广泛应用着各类管壳式换热器,此类换热器的管子与折流板之间、折流板与壳体之间在制造与装配中存在着一定的间隙。这些间隙对壳侧的压降及换热系数有较大影响。对于单相流体,这些间隙产生的泄漏量可占总流量的15％～60％~［1～4]．根据文献报道~［5],大约有50％以上的管壳式换热器涉及气液两相流,迄今为止对气液两相流体流经环形狭缝通道的流动特性研究尚未见有文献报道．本文在水平放置环形狭缝通道中,对空气一水两相混合物流经3种不同间隙环形狭缝通道的流动特性进行了研究,并应用分相模型提出了计…     

基于PSO-LSSVR的环状流截面含气率软测量方法

由于测量条件高,环状流的截面含气率直接测量往往比较困难。软测量技术的关键在于建立优良的数学模型,在分析了微粒群优化算法(PSO)和最小支持向量回归机(LS-SVR)原理的基础上,利用粒子群算法优化最小二乘支持向量回归机参数的算法,建立了软测量模型,实现了环状流的截面含气率的软测量。实验表明:该模型泛化能力强,测试精度比较高,为环状流截面含气率的测量提供了一种新的测量途径。     

MODELING OF HEAT TRANSFER OF UPWARD ANNULAR FLOW IN VERTICAL TUBES

This article presents the modeling of heat transfer of upward annular flow in a smooth tube and a spirally internally ribbed tube. First, analytical models of two-phase flow dynamics and heat transfer of annular flow in flow boiling were derived from the liquid film momentum and energy equations for smooth tubes. Combined with empirical correlations for liquid droplet entrainment and deposition rates in annular flow, modeling of heat transfer of upward annular flow in the smooth tube was conducted. The predicted heat transfer coefficients of annular flow agree with the experimental results very well for the smooth tube. Based on the heat transfer model for smooth tubes, a simplified annular flow heat transfer model for the spirally internally ribbed tube was proposed by modifying the interfacial friction factor. The predicted heat transfer coefficients by the modified heat transfer model for the spirally internally ribbed tube agree with the experimental results to some extent. It is suggested that the heat transfer model for the spirally ribbed tube be further improved by modifying the correlations for liquid droplet entrainment and deposition rates in annular flow, which should describe the feature of annular flow in the spirally internally ribbed tube. Extensive experimental data are needed for this purpose.     

MODELING OF HEAT TRANSFER OF UPWARD ANNULAR FLOW IN VERTICAL TUBES

This article presents the modeling of heat transfer of upward annular flow in a smooth tube and a spirally internally ribbed tube. First, analytical models of two-phase flow dynamics and heat transfer of annular flow in flow boiling were derived from the liquid film momentum and energy equations for smooth tubes. Combined with empirical correlations for liquid droplet entrainment and deposition rates in annular flow, modeling of heat transfer of upward annular flow in the smooth tube was conducted. The predicted heat transfer coefficients of annular flow agree with the experimental results very well for the smooth tube. Based on the heat transfer model for smooth tubes, a simplified annular flow heat transfer model for the spirally internally ribbed tube was proposed by modifying the interfacial friction factor. The predicted heat transfer coefficients by the modified heat transfer model for the spirally internally ribbed tube agree with the experimental results to some extent. It is suggested that the heat transfer model for the spirally ribbed tube be further improved by modifying the correlations for liquid droplet entrainment and deposition rates in annular flow, which should describe the feature of annular flow in the spirally internally ribbed tube. Extensive experimental data are needed for this purpose.     

Study on pressure drop characteristics of gas-liquid swirl annular flow

Considering the influence of swirl attenuation, the pressure drop characteristics of gas-liquid spiral annular flow are studied, and the pressure drop prediction model of spiral annular flow is deduced. The swirl-straight ratio of pressure drop is defined as the ratio of pressure drop of swirl flow to straight flow, used to characterize the effect of swirl decay on pressure drop. The expression of swirl-straight ratio of pressure drop is derived by the method of dimensional analysis, and it has a strongly dependence on Lockhart-Martinelli coefficient and gas phase Froude number. Finally, the prediction model of pressure drop for gas-liquid swirl annular flow is obtained. The pressure drop characteristics of the swirl annular flow are experimentally studied in a horizontal tube with an inner diameter of 50 mm. The range of the gas superficial velocity is 10—16 m/s and the range of the liquid volume fraction (LVF) is 0.6%—4.8%. Through comparison with experimental data, the relative error of the pressure drop prediction model is within ±15%, which provides a method reference for engineering applications.