氣液兩相流

1、熱物理量測試技術1概述兩相流廣泛應用于熱能動力工程、核能工程、低溫工程以及航天領域等許多領域。所謂兩相流，廣義上講是指一種物質或兩種物質在不同狀態下的流動，其中氣體和液體一起流動稱為氣液兩相流。對于兩相流中的氣液混合物，它們可以是同一種物質，即汽—液(如水和水蒸氣)，也可以是兩種不同的物質，即氣—液(如水和空氣混合物)。氣液兩相流是一個相當復雜的問題，。在單相流中，經過一段距離之后，就會建立一個穩定的速度場。但對于兩相流，例如蒸汽和水，

2、則很難建立一個穩定的流動，因為在管道流動中有壓降產生，由于此壓降作用會產生液體的蒸發，所以在研究氣液兩相流時必須考慮兩相間的傳熱與傳質問題。兩相流學科還處于半經驗半理論階段，對于兩相流的流動和傳熱規律進行研究時，除了依靠各種數學物理模型外，還要依靠實驗，這就需要兩者相結合從而更好地進行研究。2兩相流壓降測量[1]壓降，即兩相流通過系統時產生的壓力變化，是兩相流體流動過程中的一個重要參數。保持兩相流體流動所需的動力以及動力系統的容量和功率

3、就取決于壓降的大小。一般說來，兩相流體流動時產生的壓降一般由三部分組成，即摩擦阻力壓降、重位壓降、加速壓降，管道系統出現閥門、孔板等管件時，還需測量局部壓降。目前，常用差壓計或傳感器來測量兩相流壓降。2.1利用差壓計測量壓降應用差壓計測量氣液兩相流壓降的測量原理圖如圖1所示。所測壓降為下部抽頭的壓力與上部抽頭壓力之差。在差壓計的Z1截面上可列出壓力平衡式如下：（2.1）1(2?1)=2(4?3)(3?1)式中，為取壓管中的流體密度；為差

4、壓計的流體密度。圖2帶有氣液分離器的測量系統1實驗段；2氣液分離器；3取壓管；4差壓計；5溫度測點；6排氣閥如圖2所示，氣液混合物進入氣液分離器后分離，氣相在上部，液相在下部，這樣就可保證差壓計取壓管中全部為液體。但此時必須知道差壓計中液體的溫度，因為差壓計中液體的密度與溫度有關。測量時試驗段中為氣液混合物，因此必須對兩側的密度差進行修正。2.2利用傳感器測量壓降利用傳感器測量兩相流壓降有兩種方式，一是利用兩臺在測點安裝的壓力傳感器獲得

5、的信號相減來得到壓降；二是利用差壓傳感器來獲得壓降。第一種方式主要有電容式和壓電式壓力傳感器，電子設備將兩壓力傳感器輸入的電信號相減即可換算得兩測壓點之間的壓降。適用于需要快速時間響應的場合，但是有明顯的缺點，將兩個獨立測出的電信號再進行相減會引起誤差增大。使用此法時應對兩個壓力傳感器進行校準，力求使輸出信號能較精確地變換成所需測定的壓降。第二種方式主要有磁阻式差壓傳感器和應變儀式差壓傳感器。差壓傳感器可以克服上一種方式的缺點。由于差壓