發(fā)布時(shí)間：2020-07-30 01:30

【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(dòng)與多種物理過程關(guān)系密切,實(shí)現(xiàn)對(duì)管內(nèi)環(huán)狀流液相流量的精確測量對(duì)兩相流現(xiàn)象的研究很重要。實(shí)現(xiàn)對(duì)液膜厚度和速度的精確測量能夠深入理解兩相流動(dòng)中液相流動(dòng)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(duì)管內(nèi)環(huán)狀流實(shí)現(xiàn)流量測量,測量方法是對(duì)液體進(jìn)行染色后,使用高速攝像機(jī)在可見光環(huán)境下對(duì)環(huán)狀流進(jìn)行拍攝,通過基于數(shù)字剪影法的處理方法對(duì)圖片的實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jì)算得到每個(gè)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?dòng)窗口大小,求出管內(nèi)的液相速度;最后在評(píng)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(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)比較后偏差小于5%。同時(shí)運(yùn)用文中提出的測量方法對(duì)T形管內(nèi)穩(wěn)定工況和變工況下的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在穩(wěn)定工況下分別分析液膜速度與厚度隨時(shí)間的波動(dòng)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(dòng)速度的變化情況,重點(diǎn)在于分析進(jìn)口工況變化時(shí)液膜參數(shù)的變化規(guī)律,最后總結(jié)得出變化趨勢(shì)。研究結(jié)果表明,在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的工況下在T形管進(jìn)口的氣液流量穩(wěn)定的工況下,管內(nèi)三個(gè)部分的液膜厚度都隨著時(shí)間呈現(xiàn)無規(guī)律的波動(dòng),其中主管下部液膜厚度隨時(shí)間波動(dòng)最劇烈,而主管上部液膜厚度波動(dòng)最不明顯,通過計(jì)算不同時(shí)刻下管內(nèi)三個(gè)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(jìn)口氣體流量不變(即進(jìn)口氣體流量130m3/h)增加進(jìn)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(shì),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(shì),支管內(nèi)速度呈現(xiàn)先增加后恒定的趨勢(shì),支管內(nèi)速度最大,主管上部最小。在增加入口進(jìn)氣量的工況下(即進(jìn)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(jìn)水量下隨著進(jìn)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(shì),而液膜速度都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。本文對(duì)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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK124
【圖文】：

第二章Ｔ形管環(huán)狀流運(yùn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)逡逑搭建Ｔ形管環(huán)狀流運(yùn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以研究氣液環(huán)狀流在Ｔ形管內(nèi)的流動(dòng)情況，逡逑設(shè)置可視化區(qū)域以便運(yùn)用圖像處理方法測量液相流量。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖２－１邋（ａ）所示，逡逑實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由兩相流運(yùn)行系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及高速攝像系統(tǒng)組成，實(shí)驗(yàn)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(shí)用高速攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)Ｔ型管拍攝。逡逑本實(shí)驗(yàn)主要實(shí)現(xiàn)管內(nèi)環(huán)狀流的液相流量測量，涉及到的各個(gè)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(shí)間內(nèi)流過一個(gè)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(shí)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(shí)驗(yàn)中使用的是ＭＰ系列微型驅(qū)動(dòng)循環(huán)磁力泵（如圖２－２）為系統(tǒng)供水，逡逑實(shí)驗(yàn)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(yùn)轉(zhuǎn)，所以此結(jié)構(gòu)下就不需要使用傳統(tǒng)機(jī)械軸封，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部完全密封。這種全逡逑密封設(shè)計(jì)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(diǎn)。該磁力泵內(nèi)部使用了一種特別設(shè)計(jì)的陶瓷軸承，具逡逑有較強(qiáng)的抗腐蝕性和耐磨性，且大幅度減弱了栗在工作時(shí)的流量波動(dòng)。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(jì)實(shí)物圖逡逑本實(shí)驗(yàn)中使用的是ＤＮ１５的霍爾流量計(jì)（如圖２－３）測量進(jìn)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(shí)驗(yàn)中使用的是ＭＰ系列微型驅(qū)動(dòng)循環(huán)磁力泵（如圖２－２）為系統(tǒng)供水，逡逑實(shí)驗(yàn)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(yùn)轉(zhuǎn)，所以此結(jié)構(gòu)下就不需要使用傳統(tǒng)機(jī)械軸封，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部完全密封。這種全逡逑密封設(shè)計(jì)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(diǎn)。該磁力泵內(nèi)部使用了一種特別設(shè)計(jì)的陶瓷軸承，具逡逑有較強(qiáng)的抗腐蝕性和耐磨性，且大幅度減弱了栗在工作時(shí)的流量波動(dòng)。逡逑＇邐－：}瑁危危澹甆B邐．邐：．．．邐

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2774796