波形板干燥器内液膜破裂的试验研究

采用平面激光诱导荧光剂法,对波形板内壁降膜厚度进行测量。实验研究表明,液膜厚度与雷诺数符合幂函数关系,且随着液膜流量的增大,横向液膜高度的极大值从边缘两侧逐渐向中心区域移动。同时在降膜厚度测量的基础上,对波形板内液膜破裂的临界速度进行了研究,得出了液膜破裂的临界速度与厚度为负相关的关系。     

切应力作用下层流饱和蒸发降膜的传热特性

处于切应力作用下的层流饱和蒸发降膜，作为一种重要的气液流动形式，其热质传递过程与目前多数文献研究的冷凝液膜明显不同。基于力平衡和能量平衡分析，从理论上建立了在同向或反向切应力作用下层流饱和蒸发液膜传热特性的物理模型，推导出液膜厚度和传热系数与流动长度、界面切应力、界面对流换热强度、雷诺数间的非线性关系式。研究表明：随初始雷诺数的增大，液膜厚度增加，传热系数减小；同向切应力具有减薄液膜厚度和增大传热系数的作用；反向切应力则起相反的作用，而且切应力的影响在反向情形下相对显著；界面对流换热强度的增强使得液膜厚度增加，传热系数减小，但与切应力相比，其影响相对较弱。     

用于水平环状流周向液膜特性测量的电导探针阵列

水平管周向液膜分布具有不对称性,是研究液体输送机理的关键。根据间接电导法测量原理,设计了用于水平环状流周向液膜特性测量的电导探针阵列,结合相关测速方法,实现了周向液膜厚度分布以及周向波动速度分布的测量。针对探针间的信号耦合问题,通过仿真分析,确定了周向探针分时与轴向探针同时相结合的工作方式。设计了基于FPGA的液膜参数测量系统,在天津大学湿气装置上进行实验,实验结果表明周向液膜厚度随着角度的增大而减小,周向波动速度随着角度的增大而基本不变。     

壁面结构参数对液膜厚度分布及其波动特性的影响EI北大核心CSCD

受热应力分布不均的影响,降液管壁面会产生变形,其对湍流降膜的影响十分显著。利用超声波多普勒测速仪和高速摄像机研究了高雷诺数下(Rel≈1.72×104)波纹板结构参数(振幅和波长)对液膜厚度分布及其波动特性的影响。研究结果表明:波纹板上的平均液膜厚度随轴向距离的增加呈“波动减小”的趋势。波谷至波峰处的“加速”作用促进了液膜波动的增强,而波峰至波谷处的“减速”作用则使液膜波动减弱。波纹板波长的减小会导致共振效应的产生。液膜波动的加剧促进了液膜瞬时厚度概率密度函数趋于正态分布,并导致液膜因Plateau–Rayleigh不稳定性而产生拉丝破裂。修正后的平均液膜厚度预测模型可以很好地估算不同波纹壁面下的平均液膜厚度,相对误差在±15%以内。     

用于液膜厚度测量的开式同轴腔传感器结构设计

汽轮机低压缸的湿蒸汽区液膜在高速汽流拖拽撕裂下形成较大水滴,会造成动叶片的严重水蚀,实时监测液膜厚度对于叶片防护及机组的安全运行具有重要意义。对此,搭建了谐振腔等效电路,并推导液膜厚度的测量关系式,设计了电磁性能良好的开式同轴谐振腔传感器,仿真分析了同轴腔的谐振频率随水膜厚度的变化关系,确定了测量关系式中的待定系数;选择蒸馏水为液膜材料,介电常数为81,利用电磁仿真软件HFSS计算水膜厚度h从0变化到1 mm,单位增加0.02 mm时进行拟合仿真,结果表明:拟合相似度0.995,均方根误差0.022。可见,该测量关系式可靠性较高,该测量技术可用于测量汽轮机静叶片、汽缸壁、导流环等结构处的液膜厚度。     

水平异型管外加装排液板降膜流动数值分析

液膜热阻是影响水平管外降膜流动传热的主要因素之一,采用加速排泄管外液体及减薄液膜厚度的方法可以使其换热加强。通过建立底部加装排液板的异型管物理模型,采用fluent软件中的VOF模型对其管外降膜流动进行了二维数值模拟,来研究排液板对水平异型管外的降膜流动与传热的影响。并比较了模拟得到结果与文献中的实验数据,变化趋势吻合较好。结果表明:加装排液板的异型管较其光管的平均液膜厚度减薄,管壁的局部Nu数增大,表明排液板可以加速排液,有助于强化传热;蛋形管具有比滴形管更好的排液性能,加装排液板后排液效果更加显著。     

脉动热管内微尺度两相流的电容层析成像测量

利用电容层析成像方法,实现脉动热管内微尺度两相流的可视化监测及液膜厚度的测量。优化设计的微型传感器也可作为流动管道,具有和测量管道基本相同的传热和流动特性。相比普通电容层析成像传感器,其测量精度和空间分辨率都有一定提高,从而拓宽了电容层析成像技术的应用范围。实验结果表明：不同工作条件下,脉动热管存在塞状流、环状流以及混合流3种不同的流型;液膜厚度测量结果与实际相符,通过其变化趋势可以实现流型的识别。     

磁场对水蒸气冷凝传热系数的影响

为了研究磁场对水蒸气冷凝传热系数影响,在建立测定实验装置后,在不同的液膜雷诺数下分别测定了磁感应强度为0.25T、0.36T和0.55T磁场下的水蒸气冷凝传热系数,研究其数值的变化.结果表明,水蒸气冷凝传热系数在实验范围内最大可比无磁场时增大10%,同时随着液膜雷诺数的升高,水蒸气冷凝传热系数受磁场的影响减弱.同时对磁场下水蒸气冷凝传热系数影响的基本方程进行了推导.     

剪切波状液膜流动稳定性研究

剪切波状液膜作为一种重要的液膜流动形式，因受界面剪切力的影响，其水动力学特性和流动稳定特征与自由降膜流动明显不同。基于边界层模型，在考虑完整的边界条件下，采用积分法和线性化理论，推导了沿倾斜壁面下降的二维剪切液膜表面波线性稳定性方程，方程中包含界面剪切力、雷诺数、波数和倾角的影响。研究表明，剪切液膜流动存在3种状态，由界面剪切力和重力分量gsinq 决定；正向剪切力促使流动稳定性减弱；反向剪切力在小雷诺数时使稳定性减弱，大雷诺数时使稳定性增强；随倾角增加，重力稳定分量的作用减弱，不稳定分量的作用增强，液膜流动趋于不稳定。     

旋风降膜反应器中降膜流动特性试验研究

应用电导法测量壁面降液膜厚度,研究降膜反应器中液膜附着于壁面的均匀性和稳定性。采用平均膜厚及方差分别描述液膜厚度与波动特征,得到降膜反应器中表面受旋转气体剪切作用时液膜流动状态。以进口气速为试验因素,结果表明：表面气体剪切力对降膜流动形态产生显著影响,使水膜在筒体不同侧面及高度分布不均,进口段尤为明显,降膜流动急剧偏折。进口气速越大,干扰越显著。在液膜流率为0.16 L/(m×s),进口气速达20 m/s时,矩形进口管与圆筒相切处出现明显的三角形薄液膜区,平均膜厚为0.65 mm,接近破断。进口段液膜分布不均将直接导致下部主体段不同侧面液膜分布不均。