傾斜管內兩相流流型的實驗研究范文

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《當代化工雜志》2015年第四期

1實驗的流型轉變機理

由于傾斜上升的兩相流中的波狀流占得區域很小，而且時間短暫，所以不考慮環狀流向彈狀流的轉變。當環狀流這種穩定流型遭到破壞時，環狀流開始向彈狀流改變，這是因為環狀流穩定時，如緩慢減小氣相的流速，其液膜上的小波波動幅度逐漸的增大，當達到氣相速度的臨界值時候，變大的波幅會將液膜聯接，從而形成彈狀流。研究得出，臨界截面含氣率為0.75[4]。

2結果分析

根據實驗觀察的流型和試驗數據，可以得到傾角5°，15°，25°的流型圖(圖2)。根據上面得到的流型圖，為了可以更加直觀的觀察，再次擬合出流型的過渡區域中心線，進而細致觀測管傾斜角度對流型的影響(圖3)。

2.1氣泡流向彈狀流的過渡由圖3可以得知，從上而下，左到右分別為5°，15°和25°。管的傾斜角度的三個變化，氣泡流轉變為彈狀流的界限依然是稍微上升。若界限往下面移，即是流型轉變的Jg減小。彈狀流若要向波狀流過渡，它的液橋必須斷掉，那么所需的Jg應更大。原因是若從彈狀流向波狀流變化前的液橋厚度是固定值，則傾斜角加大，液體受到的重力分力作用在氣體越大。角度加大，氣體受到的重力分力也越大，阻力越大。

2.2波狀流向環狀流過渡由圖3可知，管的傾斜角變大，流型轉變的界限向右移，即是傾斜角越大，Jg變小。出現的原因是若傾斜角變大，Jg越小，波狀流往環狀流過渡時，液面被施壓，順著管壁斜上移動，繞管子漸變為環狀流動。

2.3彈狀流向環狀流的過渡由圖3得知，彈狀流向環狀流的過渡范圍變大。當傾斜角變大時，液體在重力作用下的分力下，液橋受壓迫變薄，容易被氣體沖破。重力的徑向分力作用在液體上變小，液橋斷開，上面液體變為液膜，很不容易脫落，界限左邊所需的Jg越來越小。當傾角逐漸變大，轉變界限右移，是因為傾斜角變大，所需Jg越大，氣體沖擊變大，液體的波動加大，形成液橋阻礙氣相運動，因而需要更大的Jg保持環狀流型。

3結論

本文是觀察兩相空氣和水流動在三種角度管內流型。通過多次試驗和多次數據的整理，對流型變化進行了繪制，結合原理，得出以下結論：①據試驗臺玻璃管中，可知傾斜管中流型的幾種變化。②由流型變化有：（1）氣泡流向彈狀流過渡Jg變小（;2）彈狀流向環狀流區域Jg變大；（3）彈狀流向環狀流變大；（4）波狀流向環狀流轉變Jg減小。

作者：韓洪升張雪徐學考史雨夕單位：東北石油大學石油工程學院中國石油天然氣管道局國際事業部伊拉克公司