热工水利报告王旋

1、 Southwest university of science and technology反应堆热工水力学实验报告水平不加热管两相流参数测量及流型图绘制学院名称国防科技学院专业名称核工程与核技术学生姓名王旋学号5120141869指导教师郭志成 二一七年 六月 实验名称：水平不加热管两相流参数测量 及流型图绘制一、实验目的：1. 结合所学课程“气液两相流”中关于水平绝热圆管内流型的定义及分类，通过实验观察，明确水平管中各种流型的特征；2. 确定水平管内各种流型的存在区域及流型过渡区域；3. 根据实验数据，绘制水平绝热圆管内两相流流型图。二、实验原理在气液两相流动过程中，两相之间存在界面，界

2、面的变化会使得两相流动出现多种形式的流动结构，即流型。流型就是气（汽）液两相流动中两相介质的分布状况。不同的流动型式下，两相流的流体力学特征是不一样的。从工程应用的角度来看，研究流型的意义在于确定流体的换热特性和压降特性。因为两相流的换热特性和压降特性与其流动型式密切相关，在两相流系统的热工水力计算中，不同的流型往往采用不同的公式计算其流动和传热问题，因此，对两相流流型的研究就是研究两相流系统的基础。早期对两相流流型的研究主要是根据实验结果，绘制出流型图，如判别水平通道两相流流型的贝克Baker流型图和判别竖直通道两相流流型的Hewitt流型图等。根据这些流型图就可以很方便的查出不同参数下的气

3、液两相流流型，并为进一步研究两相流的流动特性和传热特性提供了基本的依据，目前这些流型图仍然被很多研究者所采用。由于影响两相流型的因素比较多，对于水平绝热管道内两相流动，实验中需要测量的参数主要有:实验段内径D、气相体积流量V，、液相体积流量V，、实验段内压力Pin。实验过程中，流型的确定可通过可视化观察来进行判别。三、实验步骤 1、启动空气压缩机（气泵），使气回路系统达到预定压力； 2、接通电源，开启测量系统，并检查系统状况是否正常； 3、首先打开气相回路，调节回路上的减压阀，使气相入口表压力维持在0.1 Mpa，同时调节气回路阀门，使气体流量维持在某一个较小值保持不变； 4、打开液相回路，调

4、节阀门，使液相流量维持在某一较小值保持不变； 5、观察记录此工况下的流型特征，并记录液相和气相体积流量，管内压力数值； 6、液相流量保持不变，在维持气相入口压力为0.1 Mpa的前提下，增加气相流量，重复步骤5； 7、重复步骤5和6，从小到大逐渐改变气相流量，记录在不同实验工况下所出现的各种典型流型的特征以及液相和气相体积流量及实验段内压力数值； 8、增加液相流量到另一个定值，保持不变，然后重复步骤5，从小到大逐渐调节气相流量，记录在不同的两相流动组合工况下所出现的各种典型流型的特征以及液相和气相体积流量及管内压力； 9、按照上述步骤，依次类推，逐步得到整个气相和液相流动参数变化范围内，各种典

5、型流型的特征以及每种流型存在的区间所对应的实验数据； 10、实验结束后，先关闭水泵，再关闭气泵，关闭气相和液相回路阀门，最后关闭电源。四、实验报告内容：1.实验数据及处理数据汇总表，包括实验段内径D（本实验25mm）、每一种实验工况下气相体积流量V，、液相体积流量V，、气相折算流速Jg和液相折算流速Jl;Jg= V，/A Jl= V，/A 2.描述水平绝热圆管内典型流型的特征并附上典型流型的特征图；3.通过可视化观察，分析判别典型流型的存在区间；4.分别采用液相折算流速Jl和气相折算流速Jg作为流型图的纵、横坐标，根据实验数据和流型判别结果，绘制流型图，标出流型转变带。5.将所绘制流型图与反应

6、堆热工水力学教材中“Mandhane 水平通道流型判别图”做对比，分析之间差异及形成差异的原因。对实验改进提出建议。五、注意事项：1开启和调节气、液调节阀门扳手时一定要缓慢，太快可能会损坏流量计。2. 处理数据时，一定要清楚各物理量的单位。六、数据处理： 1. 实验现象及数据记录水平不加热管两相流参数测量及流型图绘制气相温度：气相压力：0.1MPa液相温度：液相压力：压降测量段长度： 150 cm实验段管径： 25mm0.10.20.40.60.81.21.622.42.83.23.60.25（小量程流量计）层状流波状流塞状流塞状流塞状流塞状流塞状流弹状流环状流环状流环状流环状流0.5层状流波

7、状流塞状流塞状流塞状流塞状流塞状流塞状流弹状流环状流环状流环状流0.75层状流层状流层状流塞状流塞状流塞状流塞状流塞状流塞状流泡状流泡状流泡状流1层状流波状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流环状流环状流1.25层状流层状流层状流层状流层状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流泡状流泡状流1.5层状流波状流波状流波状流波状流波状流波状流弹状流弹状流环状流环状流环状流1.75层状流层状流波状流波状流波状流弹状流弹状流弹状流弹状流泡状流泡状流泡状流2层状流波状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流环状流环状流环状流环状流环状流2.25层状流波状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流环状流环状流环状流环

8、状流环状流2.5波状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流环状流环状流环状流环状流环状流环状流2.8（中量程流量计）波状流波状流弹状流弹状流弹状流弹状流环状流环状流环状流环状流环状流环状流3.2波状流波状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流环状流环状流环状流环状流环状流3.6波状流波状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流环状流环状流环状流环状流环状流4波状流波状流波状流波状流弹状流弹状流弹状流环状流环状流环状流环状流环状流4.4波状流波状流波状流波状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流环状流环状流环状流4.8波状流波状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流弹状流环状流环状流环状流环状流2. 描述水平绝热圆管内典型流型

9、的特征并附上典型流型的特征图；.层状流：两相完全分离，气相在管道上方，气液之间有明显界面。.波状流：气相流速足够高时，由于气相的作用，在界面上产生一个扰动波，扰动波向前推进像波浪一样，形成波状流。.塞状流：气泡聚结长大而形成气塞，与垂直上升流中弹状流相似。大气塞后有小气泡，由泡状流过渡而来。弹状流：在波状流的基础上，随着气相流速的增加，会使这些扰动波碰到流道的顶部表面，形成气弹。泡状流：气泡趋于管道上部，下部较少。其分布与流速关系很大。液相流速增大，分布趋于均匀。.环状流：受重力作用，轴向液膜厚度不均匀。出现在气相流速高、流量比较大，而液相流速较低时。当壁面粗糙时，液膜可能不连续。3根据实验数

10、据和流型判别结果，绘制流型图七、实验误差分析和建议：l 得到结论从教材提供的图和实验作图两图进行比较可以得出这样的结论：实验实际数据得出的图与教材提供的流型图两者之间存在较大差别。l 误差来源1.管道存在轻微的进气与渗水情况，可能影响观察结果。2.由于观察的时候受到观察精度的影响，对流型判断分辨可能不准确造成数据误差。3.在计算A=*r*r时 这里的r取的是管道半径，但是进入管道的并非只有水，也可能存在空气，所以不能只按单相流的公式进行计算，否则计算A时候r的取值不准确导致计算误差。l 建议1.提高实验器具密封度，减少空气的混入和渗水。2.观察阶段提供放大镜之类的仪器，提升观察流型的精度，提高判断流型的准确性