循环流化床稀相流动局部空隙率的测量

本文采用激光相让多普勒颗粒分析仪（PDPA）测量流化床气固两相流局部瞬时流动结构．通过测量瞬时颗粒直径、速度及颗粒通过测量体的渡越时间，分析导出了一种计算局部瞬时空隙率的方法实验证明即使在很稀的稀相流动中仍存在着不均匀的流动结构．在同一流动条件下，还用光纤探针测量了瞬时空隙率．结果表明PDPA测量方法能够测量出光纤探针无法测量到的稀相流动中微观瞬时流动结构的变化．     

倾斜对管内上升泡状流局部界面参数分布的影响

采用双头光纤探针法研究了倾斜对圆管内(I.D.50 mm)上升泡状流界面参数径向分布的影响。探针测量的局部界面参数包括局部空泡份额、界面面积浓度(IAC)和局部气泡通过频率。实验以空气和水为工质,表观速度分别为0.002~0.037 m·s^-1和0.072~0.569 m·s^-1;倾斜角度为5°、15°和30°。结果表明,竖直条件下界面参数呈核峰型、壁峰型、中间型及过渡型4种典型的分布。倾斜条件下大量气泡向上部聚集,界面参数分布不对称。中间宽峰向通道上部倾斜,且峰值随倾斜角度增加而增大。同时,下壁面附近峰值被削弱,甚至消失,上壁面附近峰值迅速增大。界面参数沿直径从r_i/R=-0.84到上半部分峰值处逐渐增加,且增加速率随倾斜角度增加而增大。倾斜条件下Sauter直径明显比竖直条件下大。     

含水老化油暴沸机理

实验室内建立可视化沸腾容器,用高速摄像机记录单个气泡的生成、成长、脱离、上升的过程,并建立相关数学模型,研究气泡行为与老化油暴沸之间的关系。研究表明,随着“驱动力”ΔT_s(即过热度)逐渐增大,传热面上水开始汽化沸腾,形成油包蒸汽气泡,气泡的跃离时间随热通量的增加而缩短,而传热面上的汽化核心密度增加;“驱动力”继续增大,气泡的破灭速度低于生成速度时,形成气泡层,大量的气泡累积会使气泡层迅速扩增到整个容器空间,形成暴沸。     

水平管泡状流局部实验参数的概率统计方法

引　言在水平管泡状流相分布的实验研究方面 ,Ｋｏｃａｍｕｓｔａｆａｏｇｕｌｌａｒｉ[1] 对直径为 5 0ｍｍ的水平管中的泡状流做了较详细的测量 ,孙科霞等[2 ,3] 对直径为 2 0ｍｍ的水平管中的泡状流做了测量 .他们在对测量数据的处理中都假定气泡只沿一个方向运动 ,而没有考虑气泡的横向运动 .事实上 ,气泡在管内运动时 ,在各种力的联合作用下 ,不只是沿探针主轴方向运动 .气泡与探针轴向有一入口角 ,探针测得的只是一种表观速度 ,这一表观速度一般不等于气泡实际速度 .Ｄｉａｓ等[4 ]在对双头电导探针测得的垂直管泡状流参数统计时考虑…     

鼓泡床内气泡-液体两相湍流代数应力模型的数值模拟

现有的气泡 -液体两相流动的数值模拟中 ,或者不考虑湍流 ,或者仅仅考虑液体湍流 ,但是直接模拟和PIV测量结果都表明气泡由于尾迹的作用有强烈的湍流脉动 .本文首次推导和封闭了同时模拟气泡湍流脉动和液体湍流脉动的二阶矩输运方程两相湍流模型 ,并在此基础上建立了代数应力气泡 -液体两相湍流模型 .用代数应力模型模拟了二维矩形断面鼓泡床内气泡 -液体两相流动 .预报结果给出了气泡和液体两相速度场、两相Reynolds应力及湍动能分布和气泡体积分数分布 .模拟结果与PIV测量结果符合很好 ,表明了模型的合理性 .研究结果表明 ,原先静止的液体在气泡因浮力而产生的上升运动的作用下产生回流流动 ,而气泡则只有上升运动 .气泡速度始终大于液体速度 .在床内气泡湍流脉动确实始终很强烈 .液体则由于气泡的作用以及自身速度梯度产生的双重作用而发生湍流脉动 .气泡的脉动显著地大于液体的脉动 .两相湍流脉动都是各向异性的 ,而且气泡湍流脉动的各向异性比液体的更强烈     

竖直大圆管内界面面积浓度分布特性

采用光纤探针测量方法对垂直上升管中空气-水两相流动的界面面积浓度（IAC）分布规律进行了研究。实验选用圆管直径为100mm和50mm(分别属于大管径和过渡管径范围)。气相、液相表观速度的范围分别为 0.01～1.0 m?s-1和 0～1.0 m?s-1。首先通过高速摄影获取的影像数据对光纤探针法的测量精度进行评价,并在此基础上对光纤测量方法进行了标定,然后利用实验获得了IAC、索特平均直径（气泡直径）径向分布情况。通过对比分析两个圆管管内IAC、气泡直径分布特点,得到了管径的尺度效应对IAC及气泡行为的影响规律。利用获得的IAC数据,对几类IAC计算模型进行了评价,并基于Hibiki-Ishii（2002）模型,通过实验数据拟合,得到了更高计算精度的IAC计算关联式。     

竖直大圆管内两相流界面分布机理

采用光纤探针测量方法对垂直上升管中空气-水两相泡状流界面分布特性进行了研究。实验选用的圆管直径为100 mm,气相、液相表观速度的范围分别为 0~0.1 m·s^-1和0~1.0 m·s^-1。获得了界面面积浓度(IAC)、截面含气率、气泡直径等分布规律。通过气泡的受力分析,发现升力和湍流扩散力的综合作用导致了气泡的径向运动,而且升力对径向IAC分布的影响占主导地位;当气泡直径超过临界尺寸(5.7 mm)后,升力系数变为负值,使得升力指向管中心,进而导致了IAC分布由壁峰型向核峰型分布的转变。     

气固两相流电容相关流量测量仿真研究

以气/固两相流互相关测量系统为研究对象,采用计算机仿真的方法,对由电容传感器构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理进行研究。利用ANASYS软件分析电容传感器与离散相浓度的关系;采用Monte-Carlo方法,建立气/固两相流动模型;研究＂凝固流动图型＂、＂非凝固流动图型＂,离散相浓度、粒度及速度分布对互相关测量系统的影响。     

多相体系中微气泡的研究与应用现状

详细整理了微气泡的制备方法,比较了传统的制备方法的优缺点以及大规模应用的领域。总结了气液固多相体系中微气泡的检测与表征方法,包括光导纤维探针、电导探针和丝网传感器等侵入式测量技术,以及高速相机、伽马射线或超快X射线断层扫描等非侵入式测量技术,用以分析鼓泡塔内多相体系的局部气含率、气泡的形状、气泡的尺寸分布情况以及鼓泡内多相体系中气液流动气泡等。基于上述尺度效应,微气泡构成的多相体系具有传质效率高、吸附性能强、停留时间长等特性,分析了微气泡在流动减阻、水处理、矿物浮选、化工传质与反应等领域的应用情况,为扩展微气泡的应用范围与相关技术开发做准备。     

高温高压下用光纤探针测量截面含汽率的实验研究

引　言在研究两相流的流型转换、摩擦压降等性能时 ,两相流截面含汽率是一个极其重要的参数 ,一旦知道了两相流的截面含汽率便可求得两相混合物的平均密度、计算压力梯度、分析管内流动状况等 .它的测量是否准确直接关系到计算结果的正确性和设备运行的可靠性 .光纤传感器是纤维光学领域中的新技术 ,利用其对汽水折射率不同的特点可进行截面含汽率的测量 .光纤探针有很好的响应和性能 ,在高性能的数据采集板和计算机帮助下 ,对信号的处理也很方便 .本文应用法国ＲＢＩ公司耐高温高压的光纤探针测量圆管含汽率的变化规律 .应用光纤探针测得管…     

Testing of a spherical dual-tipped optical fiber probe for local measurements of void fraction and gas velocity in two-phase flows

An alternate and easy method of constructing an optical liber probe tip is presented for the study of different two-phase flow variables such as local time-averaged void fraction, gas velocity and interfacial bubble passage frequency. The proposed probe tip has similar response characteristics to the “U-bend” single fiber probe and is easier to construct than the 90° wedge tipped probe. The signal from the spherical tip seems to be insensitive to changes in bubble velocity as opposed to the 90° wedge and is more advantageous at higher velocities. The signal from the spherical tip has the same time duration as the signal changes from liquid to gas and vice versa for the same bubble velocity. A simplified model is presented to describe the balance of forces around the spherical tip when a bubble is penetrated. The model offers a qualitative explanation of why the non-dimensional response intensity decreases as the bubble velocity increases.     

Local Measurement of Gas-Liquid Bubbly Flow with a Double-Sensor Probe

A double-sensor probe was used to measure local interfacial parameters of a gas-liquid bubbly flow in a horizontal tube. The parameters included void fraction, interfacial concentration, bubble size distribution, bubble frequency and bubble interface velocity. The authors paid special attention to the probe design and construction for minimizing measurement errors. Measures were also taken in the design of sensor ends for preventing corrosions in the flow. This is an effort to improve the current double-sensor probe technique to meet the ever-increasing needs to local varameter measurements in gas-liquid two-phase flows.     

泡罩塔板上气液两相局部统计特性实验测定

以空气、水为工质,用双头电导探针研究了泡罩塔板上局部气液接触情况,得到了泡罩塔内距离塔板高度49mm截面上气液两相局部参数——气含率、气泡速度、比表面积及气泡尺寸的统计规律。结果表明,在泡罩塔板上,同一位置的局部气含率随气量的增加而增大,受液量的影响较小;气泡速度主要分布为0．4～o．6m／s;气液比表面积的值85％在50～200m^-1,但在截面上分布不均匀;气泡Sauter直径为0～40mm,55％分布在5～25mm。     

矩形截面螺旋通道内气液两相流局部含气率分布实验研究

应用电导探针测量技术,对矩形截面螺旋通道内气液两相流局部含气率进行实验研究。在不同的气相折算速度下,应用电导探针测量了弹状流弹单元的长度,并与可视化方法进行对比,验证了电导探针的可靠性,并为信号处理选择合适的阈值。分别在泡状流、弹状流及环状流三种流型的条件下,分析了气相与液相折算速度对局部含气率分布的影响。实验结果发现,螺旋通道气液两相局部含气率呈非对称的抛物线形分布,这种非对称性受流型和液相折算速度的影响。     

静止液相中气泡上升过程的分布特性

引　言两相流动现象在石油、化工、冶金、动力以及原子能等工业中普遍存在 .然而两相流动体系极为复杂 ,要认清其现象规律 ,建立合理的模型对其流动特性进行准确的预测分析 ,首先要解决的便是两相流测量技术问题 .早期人们对两相流的测量与研究主要针对总体参数 ,如截面平均空泡率 .实际上 ,对于流道内相同截面平均参数的两相流动 ,可能其气泡的径向分布不同 ,这将产生不同的两相流动形态 ,进而对传热以及摩擦压降等产生不同的影响 .近年来 ,随着计算机功能的日渐强大 ,已可以提供对两相流更加精细的计算 ,两相流模型也由最初的均相流模型发…     

分体管壳式余热锅炉内摩擦及局部压降

通过搭建可视化分体管壳式余热锅炉实验平台,对其下部管壳内汽液两相横向冲刷水平管束时摩擦及局部压降的计算进行了研究。在测量竖直上升管内截面含汽率时,将粒子图像测速（PIV）技术与传统压差法相结合,针对上升管中出现的泡状流型,给出了计算截面含汽率的新方法;在竖直上升管内定义了一种泡状-段塞流的新流型,并分析得出将质量含汽率x=10^-4作为区分泡状流与泡状-段塞流的边界。根据汽液两相横向冲刷管束时摩擦压降与局部压降类似的产生规律,将两者作为整体分析,通过借鉴Chisholm计算方法对实验数据进行处理,重点对汽液两相横向冲刷管束时摩擦及局部压降的计算进行研究,得到了可用于计算摩擦及局部压降的关联式。对所得实验数据验证计算后发现,误差在±20%以内,能够较好地满足工程计算需要。     

Multiphase hydrodynamics and distribution characteristics in a monolith bed measured by optical fiber probe

The optical fiber probe has been for the first time applied to investigate the hydrodynamics and gas‐phase distribution at high gas/liquid ratios in a two‐phase flow monolith bed with 0.048 m diameter and 400 cpsi. Local hydrodynamic parameters including gas holdup, bubble frequency, bubble velocity, and bubble length in single channels were measured by 16 inserted single‐point optical fiber probes within the bed under a nozzle as the liquid distributor. The following findings are reported. (1) The optical fiber probe can be used as an efficient and convenient technique for measuring local hydrodynamic parameters inside the channels of a monolith bed; (2) within the range of high gas/liquid ratios under which experiments were conducted, churn flow regime occurred. In this regime, the monolith bed radial distribution of gas holdup, bubble frequency, bubble velocity, and bubble length is nonuniform in nature. © 2013 American Institute of Chemical Engineers AIChE J 60: 740–748, 2014     

Hydrodynamik in Blasensäulen – Messung von relativem Gasgehalt und Blasengröße

In bubble column reactors mass transfer kinetics are determined by local hydrodynamic processes (bubble formation, velocity, coalescence, break‐up, etc.). For a better understanding of the influence of pressure and particle load on these processes, a measurement system for detection of local bubble size distributions in opaque bubbly flows is needed. Therefore, in this work an optical needle probe was applied in a bubbly flow. In a first step, the needle probe was validated by means of single‐bubble measurements. The measurement technique shows high potential for application in more complex and opaque systems.     

三相循环流化床中气泡上升速度的实验研究

开发了一种新型的光纤探头多相流气泡测试系统,可用于气－液两相和气－液－固三相体系中气泡参数的测定。应用此系统研究了三相循环流环化床中不同径同位置气泡的上升速度分布,气泡上升速度均值的径向布以及操作条件对这现任中分布的影响。