【摘要】：水平管氣液兩相環(huán)狀流是工程中非常重要和最常見的流型之一,廣泛存在于石油、化工、管道運(yùn)輸、核反應(yīng)堆等工業(yè)領(lǐng)域。水平管內(nèi)氣液兩相環(huán)狀流流動(dòng)中,由于氣流速度較高,液膜界面出現(xiàn)波動(dòng),伴隨著波動(dòng)的演化不斷有液膜以液滴形式被卷吸到氣核中;同時(shí)伴有液滴不斷飛濺沉降回液膜,并引起二次夾帶,因而水平管環(huán)狀流液膜結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)特性表現(xiàn)出很強(qiáng)的隨機(jī)性、快速性、復(fù)雜性。因此,對水平管環(huán)狀流液膜的深入研究,構(gòu)建準(zhǔn)確可靠的液膜參數(shù)測量系統(tǒng)十分重要。液膜厚度是液膜的重要參數(shù),測量液膜厚度十分關(guān)鍵。本文主要內(nèi)容是基于電導(dǎo)法水平管環(huán)狀流液膜厚度測量系統(tǒng)的研究,主要工作如下:1.在單區(qū)平均液膜厚度預(yù)測模型的基礎(chǔ)上引入夾帶液滴對氣核密度變化的影響,并利用該模型在實(shí)驗(yàn)室條件下對水平管環(huán)狀流平均液膜厚度值進(jìn)行預(yù)測。通過預(yù)測水平管環(huán)狀流周向液膜厚度分布理論模型得出周向不對稱參數(shù),即平均液膜厚度與底部液膜厚度的關(guān)系,進(jìn)而估算水平管氣液兩相環(huán)狀流底部液膜厚度。2.總結(jié)液膜厚度實(shí)驗(yàn)測量方法,對電學(xué)法測量進(jìn)行研究。采用電學(xué)法中的電導(dǎo)法進(jìn)行傳感器設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出同軸圓環(huán)傳感器。并用COMSOL軟件仿真探究,從尺寸和電極大小兩個(gè)方面優(yōu)化,確定傳感器結(jié)構(gòu)。3.設(shè)計(jì)并構(gòu)建基于電導(dǎo)法液膜厚度測量系統(tǒng),測量系統(tǒng)包括三個(gè)部分同軸圓環(huán)傳感器、基于FPGA的電導(dǎo)測量系統(tǒng)和靜態(tài)實(shí)驗(yàn)測量裝置。進(jìn)行液膜厚度測量靜態(tài)實(shí)驗(yàn),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[Abstract]:Horizontal pipe gas-liquid two-phase annular flow is one of the most important and common flow patterns in engineering. It is widely used in the fields of petroleum, chemical industry, pipeline transportation, nuclear reactor and so on. In the gas-liquid two-phase annular flow in a horizontal pipe, due to the high velocity of the gas flow, the interface of the liquid film fluctuates. With the evolution of the fluctuation, the liquid film is continuously absorbed into the gas core in the form of droplets, and the liquid droplets are splashed back into the liquid film. As a result of secondary entrainment, the structure and dynamic characteristics of horizontal tubular annular liquid membrane show strong randomness, rapidity and complexity. Therefore, it is very important to construct an accurate and reliable measurement system of liquid membrane parameters for horizontal tube annular flow film. The thickness of liquid film is an important parameter of liquid film, and it is very important to measure the thickness of liquid film. The main content of this paper is the research of liquid film thickness measurement system based on conductance method for horizontal tube annular flow. The main work is as follows: 1. Based on the single zone average liquid film thickness prediction model, the influence of entrainment droplets on the change of gas core density was introduced, and the average liquid film thickness of horizontal annular flow was predicted under laboratory conditions. Based on the theoretical model of predicting the thickness distribution of circumferential liquid film in annular flow of horizontal tube, the relationship between the average thickness of liquid film and the thickness of bottom liquid film is obtained, and the thickness of liquid film at bottom of gas-liquid two-phase annular flow in horizontal tube is estimated. The experimental measurement method of liquid film thickness was summarized and the electrical method was studied. The sensor is designed by the conductance method and the coaxial ring sensor is designed. The sensor structure. 3. 3 is determined by optimizing the size and electrode size of the sensor by COMSOL software simulation. A measuring system of liquid film thickness based on conductance method is designed and constructed. The measuring system includes three parts of coaxial ring sensor, a conductance measurement system based on FPGA and a static experimental measuring device. The static experiment of measuring the thickness of liquid film was carried out and the experimental results were analyzed.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH71

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本文編號：2180841