【摘要】：氣液環(huán)狀流是一種常見的流型,廣泛存在于諸多領(lǐng)域的熱交換設(shè)備中。環(huán)狀流中液相流動與多種物理過程關(guān)系密切,實現(xiàn)對管內(nèi)環(huán)狀流液相流量的精確測量對兩相流現(xiàn)象的研究很重要。實現(xiàn)對液膜厚度和速度的精確測量能夠深入理解兩相流動中液相流動特征的細(xì)節(jié),因此需要加以關(guān)注。近年來,隨著數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字剪影方法逐漸在液膜厚度測量領(lǐng)域應(yīng)用。使用T形管作為基本元件對管內(nèi)環(huán)狀流實現(xiàn)流量測量,測量方法是對液體進行染色后,使用高速攝像機在可見光環(huán)境下對環(huán)狀流進行拍攝,通過基于數(shù)字剪影法的處理方法對圖片的實現(xiàn)對環(huán)狀流液相流量的測量。以Beer-Lambert定律為基礎(chǔ),使用光場擬合算法、透視變換算法后計算得到每個像素上的液膜厚度,積分后求出截面含液率;利用互相關(guān)圖像特征匹配算法選擇適當(dāng)?shù)囊苿哟翱诖笮?求出管內(nèi)的液相速度;最后在評估主支管內(nèi)速度和液膜厚度的穩(wěn)定性后,得出液相質(zhì)量流量,與實驗測量數(shù)據(jù)比較后偏差小于5%。同時運用文中提出的測量方法對T形管內(nèi)穩(wěn)定工況和變工況下的數(shù)據(jù)進行分析。在穩(wěn)定工況下分別分析液膜速度與厚度隨時間的波動情況;在變工況下的分析管內(nèi)各部分的氣液流量、液膜厚度和流動速度的變化情況,重點在于分析進口工況變化時液膜參數(shù)的變化規(guī)律,最后總結(jié)得出變化趨勢。研究結(jié)果表明,在實驗范圍內(nèi)的工況下在T形管進口的氣液流量穩(wěn)定的工況下,管內(nèi)三個部分的液膜厚度都隨著時間呈現(xiàn)無規(guī)律的波動,其中主管下部液膜厚度隨時間波動最劇烈,而主管上部液膜厚度波動最不明顯,通過計算不同時刻下管內(nèi)三個部分的液膜厚度平均值,可以發(fā)現(xiàn)各部分平均厚度值較為穩(wěn)定。進口氣體流量不變(即進口氣體流量130m3/h)增加進水量的情況下,管內(nèi)各部分的液膜厚度都呈現(xiàn)增加趨勢,且主管下部液膜厚度最大,主管上部液膜厚度最小;主管下部和上部的液膜速度都呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,支管內(nèi)速度呈現(xiàn)先增加后恒定的趨勢,支管內(nèi)速度最大,主管上部最小。在增加入口進氣量的工況下(即進口氣體流量依次為110m3/h、110nm3/h、130m3/h),支管內(nèi)液相流量隨之增加,而主管上部的流量減少;在同一進水量下隨著進氣流量的增加,T形管內(nèi)各部分的液膜厚度都呈現(xiàn)減小趨勢,而液膜速度都呈現(xiàn)增加的趨勢。本文對用于測量環(huán)狀流的流量測量方法做了較基礎(chǔ)的研究,并對實驗結(jié)果進行了分析,為今后的深入研究提供了思路和方法。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK124
【圖文】：

第二章Ｔ形管環(huán)狀流運行實驗系統(tǒng)逡逑搭建Ｔ形管環(huán)狀流運行實驗系統(tǒng)以研究氣液環(huán)狀流在Ｔ形管內(nèi)的流動情況，逡逑設(shè)置可視化區(qū)域以便運用圖像處理方法測量液相流量。實驗系統(tǒng)如圖２－１邋（ａ）所示，逡逑實驗臺主要由兩相流運行系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及高速攝像系統(tǒng)組成，實驗中通入逡逑較高速度的氣體和較低速度的液體，并在水中加入褐色顏料，氣液相混合后，經(jīng)逡逑充分發(fā)展流入Ｔ型管內(nèi)，在獲取出口流量的同時用高速攝像機對準(zhǔn)Ｔ型管拍攝。逡逑本實驗主要實現(xiàn)管內(nèi)環(huán)狀流的液相流量測量，涉及到的各個參數(shù)主要有流量、逡逑液相速度、截面含液率、液膜所占截面積、液膜平均厚度等。流量即是流體在單逡逑位時間內(nèi)流過一個截面的通量，根據(jù)體積與質(zhì)量分別稱為體積流量和質(zhì)量流量。逡逑具體到氣液兩相流這類具體情況時Ｑ表示總質(zhì)量流量，是由液相質(zhì)量流量Ｑｉ逡逑和氣相質(zhì)量流量Ｑｇ相加得到的，Ｖ表示總體積流量，是由液相體積流量％和氣逡逑相體積流量NB§相加得到。兩相流的流速即可用用氣液平均流速表示

邐ｍ逡逑圖２－２微型磁力泵結(jié)構(gòu)圖逡逑本實驗中使用的是ＭＰ系列微型驅(qū)動循環(huán)磁力泵（如圖２－２）為系統(tǒng)供水，逡逑實驗中在泵的出水口加裝針型閥以便控制水流量，其流量范圍是０？７００ｍｌ／ｍｉｎ。逡逑在葉輪上和連軸上分別加裝的磁性材料后，利用互相之間吸引力保證此泵的正常逡逑運轉(zhuǎn)，所以此結(jié)構(gòu)下就不需要使用傳統(tǒng)機械軸封，實現(xiàn)了內(nèi)部完全密封。這種全逡逑密封設(shè)計符合工業(yè)設(shè)備的液體輸送要求，而且完全消除了傳統(tǒng)軸封泵內(nèi)液體泄漏逡逑后腐蝕污染內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺點。該磁力泵內(nèi)部使用了一種特別設(shè)計的陶瓷軸承，具逡逑有較強的抗腐蝕性和耐磨性，且大幅度減弱了栗在工作時的流量波動。逡逑＇邐－：}瑁危危澹甆B邐．邐：．．．邐，逡逑ｒ邋■－邋－＞ｒ邐＾２０－＇－Ｖ：＇ｆ－逡逑—逡逑｜邋ｆ逡逑■邋．逡逑圖２－３霍爾流量計實物圖逡逑本實驗中使用的是ＤＮ１５的霍爾流量計（如圖２－３）測量進口水流量

！邐ｍ逡逑圖２－２微型磁力泵結(jié)構(gòu)圖逡逑本實驗中使用的是ＭＰ系列微型驅(qū)動循環(huán)磁力泵（如圖２－２）為系統(tǒng)供水，逡逑實驗中在泵的出水口加裝針型閥以便控制水流量，其流量范圍是０？７００ｍｌ／ｍｉｎ。逡逑在葉輪上和連軸上分別加裝的磁性材料后，利用互相之間吸引力保證此泵的正常逡逑運轉(zhuǎn)，所以此結(jié)構(gòu)下就不需要使用傳統(tǒng)機械軸封，實現(xiàn)了內(nèi)部完全密封。這種全逡逑密封設(shè)計符合工業(yè)設(shè)備的液體輸送要求，而且完全消除了傳統(tǒng)軸封泵內(nèi)液體泄漏逡逑后腐蝕污染內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺點。該磁力泵內(nèi)部使用了一種特別設(shè)計的陶瓷軸承，具逡逑有較強的抗腐蝕性和耐磨性，且大幅度減弱了栗在工作時的流量波動。逡逑＇邐－：}瑁危危澹甆B邐．邐：．．．邐

【參考文獻】

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本文編號：2774796