变径毛细管流量关联式开发

变径毛细管是一种用于家用热泵的低成本节流装置,其非对称结构可以实现正反两个流向的流量不同,从而可以满足热泵系统制冷和制热所需的流量。为了实现变径毛细管工程设计,开发了变径毛细管流量的关联式。通过构建变径毛细管等效管径和等效管长计算公式并代入等径毛细管关联式,得到了变径毛细管流量的关联式的公式形式;通过数值计算模型产生用于拟合关联式系数的数据源。开发的变径毛细管流量关联式可计算变径毛细管正向和反向的制冷剂流量以及传统的等径毛细管的流量。开发关联式能很好地预测变径毛细管在不同工况下制冷剂流量的变化趋势,预测93%实验数据点的精度在10%以内。     

毛细管内气液两相流动的CFD模拟

毛细管精馏是一种分离共沸物系的新型分离技术,它利用毛细管的固-液相互作用来改变液体混合物的汽液平衡。毛细管通道内的气液两相流型在低气速时以泰勒流为主,今使用计算流体力学方法,对毛细管内泰勒流的多种影响因素,如:壁面作用、气液速率以及流体物性等进行了研究。首先考察壁面作用的影响,发现壁面粗糙度能改变气液柱形状和流场,粗糙度增大使通道内气液两相流型由泰勒流向泡状流转变,流动状态由层流向涡流转变。模拟不同接触角下的气液流动,发现壁面吸附作用在一定程度上影响气液柱长度和气液界面间的形状。通过模拟不同气液速率下的气液流动,观察气液柱长度与气液速率之间的关系。对模拟气液柱长度进行量纲分析,得到了泰勒流的气液柱长度的关联式,将该式与文献测定值进行比较,发现在一定范围内吻合较好。     

管内气液两相流动的绕流圆柱压差-涡轮流量测量

提出了绕流圆柱压差-涡轮联合测量气液两相流的方法,研究了管内气液两相流的绕流圆柱压差-涡轮流量测量特性。以计算机为检测手段,进行了容积含气率分别为0、0.3、0.5、0.8和1.0两相流工况的测量,在分析实验数据的基础上,建立了气液两相流的绕流圆柱压差-涡轮流量测量方程,获得了气液两相流的绕流圆柱压差-涡轮流量测量方程的特性。     

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…     

无泄漏的管壳式换热器壳侧局部含气宰的研究

在常温常压下，应用电导探针对无泄漏的TEMA—E型管壳式换热器壳侧气液两相流的局部含气率进行了到量，研究发现在壳侧错流区折流板的迎流面和背流面附近，气液分布有着明显的差异，而且两者均不等同于错流区中心区域的气液分布。通过对局部含气率的加权体积积分得到了体积平均含气率，并采用马蒂内利参数及全液相佛鲁德数进行关联，得到的关联式与实验数据较吻合。     

管内气液两相流动的绕流圆柱压差-涡轮流量测量

提出了绕流圆柱压差-涡轮联合测量气液两相流的方法,研究了管内气液两相流的绕流圆柱压差-涡轮流量测量特性。以计算机为检测手段,进行了容积含气率分别为0、0.3、0.5、0.8和1.0两相流工况的测量,在分析实验数据的基础上,建立了气液两相流的绕流圆柱压差-涡轮流量测量方程,获得了气液两相流的绕流圆柱压差-涡轮流量测量方程的特性。     

毛细管内气液Taylor流动的气泡及阻力特性

采用相对坐标系方法,研究毛细管(d 2mm)内充分发展垂直上升气液Taylor流动,分析两种工作介质下Taylor气泡的形状、上升速度、液膜厚度以及压降特性。结果表明:随着两相表观速度(V_tp)增大,Taylor气泡长度增大,气泡尾部曲率半径增大。气泡长度及内部回流区随着气泡体积分数(ξ_g)增大而增大,量纲1液膜厚度与气泡上升速度与毛细数(Ca)正相关,模拟结果与经验公式吻合较好。摩擦阻力因子(f_c)随V_tp与ξ_g的增大而降低,N₂/乙二醇为工质的Taylor流动f_c低于单相情况,而N₂/水为工质的Taylor流动f_c高于单相情况。Kreutzer等的流型依赖公式以及Lockhart等的分离模型可较好预测本文的两相压降,模拟结果与预测值的误差在±10%以内,常规通道所推荐C 5仍然适用于本文毛细管情况。     

毛细管内两相流的通用积分模型

<正>毛细管是制冷空调装置中常用的节流元件之一.毛细管的流动特性对装置的系统性能影响显著,因此,建立一个好的毛细管模型对于装置的设计和优化都是必要的.尤其是近年来,CFCs环保问题的影响,推动了毛细管研究从理论和实验两方面向着工质替代的方向发展.从文献中的毛细管模型来看,早期的模型受计算工具等条件的限制,大都比较简单,精度也不高;近年来,这些限制不再存在,研究者趋向于采用分布参数模型以提高预测精度.但是,分布参数模型在计算速度和计算的健壮性方面尚有欠缺,不适用于实用型的系统仿真和优化.因此,建立简单、准确、通用的毛细管模型,具有重要的理论和应用价值.     

内混式二相流喷嘴流量特性

结合相关理论,以水、润滑油和十二烷基硫酸钠(SDS)溶液作为液体介质,详细研究了操作参数(气液比)和液体物性(粘度、表面张力)对一种典型的内混式二相流喷嘴流量特性的影响,通过对实验数据的分析得出了一些重要结论。随着液体介质粘度的增加,气液压力要随之增加,而表面张力的增加,气液压力基本上保持不变。根据大量的实验数据,回归出了内混式雾化喷嘴的液体流量系数的经验关联式。     

毛细管内多相脉动流动的格子-Boltzmann模拟

基于伪势模型理论,建立毛细管内汽液两相工质脉动流动的等温格子-Boltzmann模型。将利用该模型取得的静态液滴形态以及表面张力、大空间和窄空间内气泡浮升运动时的形态模拟结果与文献的研究结果进行对比,验证了模型的可靠性。对毛细管内泡状流和柱塞流两种流型在边界正弦压力波作用下绝热脉动流动情况进行了数值模拟。通过模拟研究了毛细管内不同压力波振幅下液相Reynolds数和气泡位移幅度周期性变化规律;获得了汽液界面形态在脉动过程中的变化;观察到在边界液相速度方向发生改变时,边界附近区域的Reynolds数振荡现象;分析了重力对脉动运动过程的影响。模拟结果为分析以毛细管为主要构件的脉动热管内汽液两相工质的工作过程提供了一定依据。     

垂直管内弹状气泡上升时的壁面传质

Wall-liquid mass transfer for Taylor bubbles rising through liquid column in vertical tubes is an important and fundamental topic in industrial processes.In this work,the characteristics of wall-liquid mass transfer for this special case of slug flow were studied experimentally by limiting diffusion current technique (LDCT). Based on the experimental results and the analysis of hydrodynamic mechanisms,it was proposed that four different zones exist,i.e.the laminar falling film zone,the turbulent falling film zone,the wake region and the remaining liquid slug zone.The corresponding correlations for all these zones were developed.     

水基纳米流体在水平毛细管中的气液两相流流型特性

研究了在内径为1.6 mm的水平玻璃毛细管圆管内的氮气-氧化铜水基纳米流体的两相流流型分布图, 实验气体是氮气,实验液体是由去离子水、氧化铜纳米颗粒和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）组成的悬浮液。首先对氮气-去离子水在水平毛细管内的两相流流型图进行了实验研究,将实验结果与前人提出的应用于常规管的半理论半经验公式进行了比较。然后在水中添加不同比容积的SDBS和氧化铜纳米颗粒制备成纳米流体,对纳米流体在水平毛细管内气液两相流的流型图进行了研究。结果表明,使用纳米流体后,毛细管内的分层波动流区域显著增加。纳米流体对两相流流型的影响主要是由添加表面扩散剂和纳米颗粒后降低了溶液表面张力产生的。纳米流体中的纳米颗粒和表面扩散剂浓度对流型图几乎无影响。     

Local mass transfer for tube banks in two-phase flow

The local mass transfer rate to tubes immersed in gas-liquid two-phase systems was studied using the electrochemical method. It was found that the mass transfer distribution around the tube perimeter is not uniform and depends on the geometry of the system, the properties of the liquid phase and the superficial gas velocity. Taking into account the analogy between heat and mass transfer, these results may be useful in both fields.     

基于段塞流的通用气液两相流模型的建立与验证

气液两相混输流动中,由于段塞流与其他流型均有联系,从段塞流出发建立模型可以使不同流型下的计算模型得到统一。基于段塞流建立气液两相流动量方程和连续性方程,完善模型对气泡和液滴夹带的处理。建立模型的闭合关系式,对关键参数(壁面及气液相间水力摩阻系数、液塞平移速度、平均液塞长度)的计算闭合关系式进行优选,得到适用于模型的闭合关系式,同时,对液滴和气泡的夹带给出夹带条件及相关参数计算式,最终建立基于段塞流的通用气液两相流模型。使用3组不同来源的实验数据验证了模型计算压降和持液率的准确性,实验数据分别来自中国石油大学(华东)、大庆油田实验基地的气液两相流实验以及国外研究人员的实验研究,包含各个气液流型。模型具有较高的计算精度,优于未经关系式完善和优化的原始模型,大部分压降及持液率参数的计算误差在±15%以内。     

Gas-liquid mass transfer in two and three-phase upflows through a vertical tube

Oxygen absorption rates were measured to determine volumetric coefficients of gas-liquid mass transfer coefficients k_La in gas-liquid and gas-liquid-solid upward flows through a vertical tube. The liquid was deionized water or aqueous glycerol solution, and the solids were glass beads or polystyrene beads. The dependencies of k_La on gas velocity, liquid velocity, temperature, solid material, and solid concentration were examined. The experimental results were correlated with empirical equations. The mechanisms of the solid loading effect are discussed.     

基于流型的文丘里管二相流量测量方法

为了准确测量气液二相流流量,将James流量公式作为典型公式,通过对其测量结果分析,发现二相流动分为2大类,一类为泡状流、塞状流和弥散泡状流,另一类为弹状流和环状流。在流型识别的基础上,得到针对流型的流量测量修正关系式,修正后测量误差的均方根由修正前的0.174减小为0.042。试验结果表明,针对流型的流量测量可以有效提高测量精度,同时二相流波动系数与流量测量精度有关,随着二相流波动系数的增大,流量测量精度下降。     

Gas-liquid mass transfer in taylor flow through a capillary

The gas-liquid mass transfer in two-phase flow through a capillary has been measured for water-air, ethanol-air and ethylene glycol-air systems. A semi-theoretical model has been developed and compared with experimental results. and a full computer simulations of the flow pattern and mass transfer using a flow simulation program have been made. The measured values are about 30% less than the calculated values.     

过冷流动沸腾中气泡浮升直径的实验及理论研究

研究气泡浮升直径对揭示过冷流动沸腾的传热机理至关重要。为探究流动工况对气泡浮升直径的影响机制,针对发动机缸盖沸腾区域的冷却通道设计了一个水动力相似的矩形实验通道,搭建了过冷流动沸腾可视化实验循环系统。基于该可视化实验系统,研究了系统压力、壁面过热度、流速以及液体过冷度对气泡浮升直径的影响,发现气泡浮升直径随着系统压力、流速以及过冷度的增大而变小,随着壁面过热度的增大而增大。建立了气泡在浮升时刻的力平衡模型,该力平衡模型的预测值与实验值的平均相对误差为12.25%。为了便于工程应用,基于气泡浮升直径的力平衡模型,建立了气泡浮升直径的经验模型,该经验模型的预测值与实验值的平均相对误差为6.80%。