实验三 气液两相流实验.doc

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1、 气液两相流实验实验 1 垂直上升管中气液两相流特性实验一、实验目的1. 在大型电站锅炉中垂直布置的锅炉水冷壁管被广泛应用，本实验将模拟其两相流现象和水动力特性；2. 通过观察垂直上升管中气液两相流的流型，进一步加深了解垂直上升管中气液两相流型的特点； 3. 对垂直上升管中气液两相流的压力降有比较直观的认识，并掌握垂直上升管中气液两相流的压力降的计算方法。二、实验仪器仪器名称型号参数范围水泵FS40 11m3/h气泵HG-1100180m3/h电磁流量计DXLD-250.53-21m3/h转子气体流量计LZB-4 0-400L/h 转子气体流量计LZB-15 0-4m3/h转子气体流量计LZB

2、-25 0-50m3/h三、实验原理图11164445231298101371381 水箱 2 空气压缩机 3 磁力泵 4 转子流量计 5 电磁流量计 6 气液混合器 7 减压阀 8 调节阀 9 截止阀 10 球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器 四、实验任务1.观察垂直上升管中气液两相流的流型：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热 2 分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度） ；(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将垂直上升管实验段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止

3、；(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将 50-500L/min 转子流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使转子气体流量计所测得的体积流量保持在 300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。按下表调节气量和水量，观察并记录垂直上升管中气液两相流的流型的变化；水流量（L/min）0.6-1.6（96L/h，LZB-10）0.7-1.4空气（L/min）160-220(13.2m3/h,LZB-25)18-36流 型环状流块状流水流量（L/min）0.65-1.53.6-5.6空气（L/min）5-158.6-15.

4、6流 型弹状流泡状流（4）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。2. 气液两相流流经垂直上升管的压力降：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热 2 分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度） ；(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将垂直上升管实验段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将 50-500L/min 转子流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使转

5、子气体流量计所测得的体积流量保持在 300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。按下表调节气量和水量，观察并记录垂直上升管中气液两相流的压力降变化；水流量（L/min）0.6-1.60.7-1.4空气（L/min）160-22018-36流 型环状流块状流水流量（L/min）0.65-1.53.6-5.6空气（L/min）5-158.6-15.6流 型弹状流泡状流（4）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。五、实验报告要求1 对应实验中转子流量计显示的空气流量和电磁

6、流量计显示的水流量，根据以下公式计算出气相折算速度和液相折算速度 ： GGQJALLQJA式中 气相折算速度，m/s；GJ液相折算速度，m/s；LJ气相体积流量，m3/s；GQ液相体积流量，m3/s；LQ管道横截面积，m2; （本实验管子内径为 14.5mm）A2 根据实验中的每一种情况分别计算出的和，对照下图找出所对应的流型，并与实验2 GGJ2 LLJ观察到的流型对比1051062 GGJ2 LLJ3 根据实验中的每一种情况，根据下面的公式分别计算出垂直上升管中气液两相流的压力降，并与实验记录的压力降进行对比gFPPP总压力降；P摩擦阻力压力降 FP22mm FuLPD重位压力降 gPgL

7、Pmg式中 单相液体摩擦阻力系数，根据 Moody 图或按相应公式计算；管子长度，m; （本实验为 1m）L管子内径，m; （本实验为 14mm）D均匀流动时气液两相流平均密度，Kg/m3m均匀流动时气液两相流平均流速，m/smu其中 GGLL m GLQQ QQGL mQQuA实验 2 倾斜管中气液两相流特性实验一、实验目的1.在工业锅炉中螺旋管锅炉被广泛应用，本实验将模拟其两相流现象和水动力特性； 2.通过观察倾斜管中气液两相流的流型，进一步加深了解倾斜管中气液两相流流型的特点； 3.对倾斜管中气液两相流的压力降有比较直观的认识，并掌握倾斜管中气液两相流压力降的计算方法；二、实验仪器仪器名

8、称型号参数范围水泵FS40 11m3/h气泵HG-1100180m3/h电磁流量计DXLD-250.53-21m3/h转子气体流量计LZB-4 0-400L/h 转子气体流量计LZB-15 0-4m3/h转子气体流量计LZB-25 0-50m3/h三、实验原理图111644452312981057581 水箱 2 空气压缩机 3 磁力泵 4 转子流量计 5 电磁流量计 6 气液混合器 7 减压阀 8 调节阀 9 截止阀 10 球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器 四、实验任务1.观察倾斜管中气液两相流的流型：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热 2 分钟；然后打开采集程序，记下采

9、集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度） ；(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将倾斜管实验段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将 50-500L/min 转子流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使转子气体流量计所测得的体积流量保持在 300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。按下表调节气量和水量，观察并记录倾斜管中气液两相流的流型的变化；水流量（L/min）0.5-1.41.5-2.1空气

10、（L/min）220-28058-96流 型环状流间歇流水流量（L/min）1.73-2.3空气（L/min）5-13流 型分层流（4）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。2. 气液两相流流经倾斜管的压力降：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热 2 分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度） ；(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将倾斜管实验段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；(3)关闭磁力泵和水路的球阀

11、,打开空气压缩机和气路的球阀,将 50-500L/min 转子流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使转子气体流量计所测得的体积流量保持在 300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。按下表调节气量和水量，观察并记录倾斜管中气液两相流的压力降变化；水流量（L/min）0.5-1.41.5-2.1空气（L/min）220-28058-96流 型环状流间歇流水流量（L/min）1.73-2.3空气（L/min）5-13流 型分层流（4）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀

12、。五、实验报告要求1 对应实验中转子流量计显示的空气流量和电磁流量计显示的水流量，根据以下公式计算出气相折算速度和液相折算速度 ： GGQJALLQJA式中 气相折算速度，m/s；GJ液相折算速度，m/s；LJ气相体积流量，m3/s；GQ液相体积流量，m3/s；LQ管道横截面积，m2; （本实验管子内径为 14.5mm）A2 根据实验中的每一种工况分别计算出的和，并画出流经倾斜管的气液两相流的流型图GJLJ3 根据实验中的每一种情况，根据下面的公式分别计算出倾斜管中气液两相流的压力降，并与实验记录的压力降进行对比gFPPP总压力降；P摩擦阻力压力降 FP22mm FuLPD重位压力降 sina

13、gPgLPmg式中 单相液体摩擦阻力系数，根据 Moody 图或按相应公式计算；管子长度，m; （本实验为 1m）L管子内径，m; （本实验为 14.5mm）D均匀流动时气液两相流平均密度，Kg/m3m均匀流动时气液两相流平均流速，m/smua倾斜角（本实验为）20其中 GGLL m GLQQ QQGL mQQuA实验 3 气液两相流流经孔板的特性实验一、实验目的1.在锅炉水动力特性调整和气液两相流测量中经常用到孔板，本实验将模拟气液两相流流经孔板的两相流现象和水动力特性； 2.通过观察垂气液两相流流经孔板的流型，进一步加深了解气液两相流流经孔板的流型的特点； 二、实验仪器仪器名称型号参数范围

14、水泵FS40 11m3/h气泵HG-1100180m3/h电磁流量计DXLD-250.53-21m3/h转子气体流量计LZB-4 0-400L/h 转子气体流量计LZB-15 0-4m3/h转子气体流量计LZB-25 0-50m3/h三、实验原理图111644452312981057581 水箱 2 空气压缩机 3 磁力泵 4 转子流量计 5 电磁流量计 6 气液混合器 7 减压阀 8 调节阀 9 截止阀 10 球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器 四、实验任务1.观察孔板中气液两相流的流型：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热 2 分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气

15、路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度） ；(2)打开空气压缩机和气路的球阀,将 50-500L/min 涡轮流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使转子气体流量计所测得的体积流量保持在 300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。按下表调节气量和水量，观察并记录气液两相流流经孔板的流型变化；水流量（L/min）1.4-1.81.7-2.5空气（L/min）240-280120-210流 型环状流波状流水流量（L/min）1.2-1.5空气（L/min）8-11流 型分层流（3）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再

16、关闭气路的球阀，最后关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。五、实验报告要求1 对应实验中转子流量计显示的空气流量和电磁流量计显示的水流量，根据以下公式计算出气相折算速度和液相折算速度 ： 环室取压GGQJALLQJA式中 气相折算速度，m/s；GJ液相折算速度，m/s；LJ气相体积流量，m3/s；GQ液相体积流量，m3/s；LQ管道横截面积，m2; （本实验管子内径为 14.5mm）A2 根据实验中的每一种工况分别计算出的和，并画出流经孔板的气液两相流的流型图： GJLJ当来流为分层流时，两相流流过孔板时在孔口处形成一股液体射流。当来流呈波状分层流时，孔板中的气液两相流的流型和来流相近；当来流为波

17、状流时，两相流流过孔板时在孔口处形成一股液体射流，在孔板下游与孔板相距为管道直径 30 倍的距离处恢复来流的流型。当泡沫流体未流来时，在孔板及其下游均为分层流型；当来流为环状流时，两相流流过孔板时在孔口处混合均匀地射流，在孔板下游与孔板相距为管道直径 10 倍的距离处恢复来流的流型；实验 4 气液两相流流经文丘里管的特性实验一、实验目的1.在锅炉水动力特性调整和气液两相流测量中经常用到文丘里管，本实验将模拟气液两相流流经文丘里管的两相流现象和水动力特性； 2.通过观察气液两相流流经文丘里管的流型，进一步加深了解气液两相流流经文丘里管流型的特点； 二、实验仪器仪器名称型号参数范围水泵FS40 1

18、1m3/h气泵HG-1100180m3/h电磁流量计DXLD-250.53-21m3/h转子气体流量计LZB-4 0-400L/h 转子气体流量计LZB-15 0-4m3/h转子气体流量计LZB-25 0-50m3/h三、实验原理图111644452312981057581 水箱 2 空气压缩机 3 磁力泵 4 转子流量计 5 电磁流量计 6 气液混合器 7 减压阀 8 调节阀 9 截止阀 10 球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器 四、实验任务1.观察气液两相流流经文丘里管的流型：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热 2 分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温

19、度（根据此温度查出水和空气的密度） ；(2)打开空气压缩机和气路的球阀,将 50-500L/min 转子流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使转子气体流量计所测得的体积流量保持在 300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。按下表调节气量和水量，观察并记录气液两相流流经文丘里管的流型变化；水流量（L/min）1.4-1.81.7-2.5空气（L/min）240-280120-210流 型环状流波状流水流量（L/min）1.2-1.5空气（L/min）8-11流 型分层流（3）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气

20、路的球阀，最后关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。五、实验报告要求1 对应实验中转子流量计显示的空气流量和电磁流量计显示的水流量，根据以下公式计算出气相折算速度和液相折算速度 ： GGQJALLQJA式中 气相折算速度，m/s；GJ径距取压液相折算速度，m/s；LJ气相体积流量，m3/s；GQ液相体积流量，m3/s；LQ管道横截面积，m2; （本实验管子内径为 14.5mm）A2 根据实验中的每一种工况分别计算出的和，并画出流经文丘里管的汽液两相流的流型图：GJLJ当来流为分层流时，两相流流过文丘里管时气液两相流仍为分层流型，但分界面略有波动；当来流为波状流时，在文丘里管中当泡沫状流体未流来时，

21、在喉部和下游气液两相呈分层流型；当泡沫状流体流过时，在文丘里管扩散段上部形成泡沫状流动，下部为低速液体流动；当来流为环状流时，两相流流过文丘里管时气液两相流仍为环状流型；实验 5 水平集箱和垂直并联管管道系统的特性实验一、实验目的1.在大型电站锅炉中不同进口方式的多根并联管在锅炉联箱中被广泛应用，本实验将模拟其两相流现象和水动力特性； 2.通过观察水平集箱和垂直并联管中气液两相流的流型，进一步加深了解气液两相流流型的特点； 3.对分配联箱中流型对流量分配以及各分支管中流型的影响有比较直观的认识；二、实验仪器仪器名称型号参数范围水泵FS40 11m3/h气泵HG-1100180m3/h电磁流量计

22、DXLD-250.53-21m3/h转子气体流量计LZB-4 0-400L/h 转子气体流量计LZB-15 0-4m3/h转子气体流量计LZB-25 0-50m3/h三、实验原理图1126644452315161718131413171 水箱 2 空气压缩机 3 磁力泵 4 转子流量计 5 电磁流量计 6 气液混合器 7 减压阀 8 调节阀 9 截止阀 10 球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器 四、实验任务1.观察水平集箱和垂直并联管中气液两相流的流型：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热 2 分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的

23、密度） ；(2)打开空气压缩机和气路的球阀,将 50-500L/min 转子流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使转子气体流量计所测得的体积流量保持在 300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,使电磁流量计保持在 4L/min，根据下表调节转子气体流量计的量程，观察并记录水平集箱和垂直并联管中气液两相流的流型变化；转子流量计（L/min）300280260230200180150120100转子流量计（L/min）80604020108（3）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。2 分配联箱中流型对流量分配以

24、及各分支管中流型的影响：12354（1）当气液两相流流量很小时, 分配联箱中的流型是分层流动时,两相分开流动,气相在上,液相在下。因为分支管的入口与联箱的接口在联箱的上部,所以,在距联箱入口近的地方,气相会阻碍液相进入分支管,从而使气相本身有更容易进入距离分配联箱入口近的分支管的趋势,因此,大多数的气相都会从距离分配联箱入口近的管通过。这时第一根分支管中几乎全是气相,管壁上只有一层极薄的液膜(几乎没有) 。（2）当气液两相流量进一步提高时, 分配联箱入口流型转变为波状流。分配联箱入口处液相波动更加激烈, 波浪的顶峰会到达分配联箱的顶部,从而形成间歇状流动。当分配联箱顶部流过气相时,管1的进口处

25、会随之流入气体;当分配联箱顶部流过液相时,管1的进口处会随之流入液相，从而使管1也发生间歇状流动。这时有更多的液相直接流入第1根分支管。第一根分支管对气相的分流仍很大,这就使第一根分支管后的联箱中的流速大大减小,在管2处分配联箱中又接近了分相流动。于是,就出现了以下现象:管1中是间歇状流,管2中是环状流(几乎全气) 的情况。当气液两相流量较小时,管2处会发生停滞。（3）当气相流量进一步提高,分配联箱入口流动状况分布在环状流型区,分配联箱入口会发生环状流,引起距分配联箱入口近的管中产生环状流。随着流量的变大,环状流型会向后面的管推进,使各管渐次达到环状流。总的来讲,第一根分支管对气相始终存在大份

26、额分流,使距离分配联箱入口远的分支管中气相流量很小,干度较小,从而使其重位压降远远大于第一根分支管。当这些干度小的管中的重位压降和摩阻压降之和大于或等于分支管两端压力降时,就会在这些管中产生流动的停滞或倒流或兼而有之。越远离分配联箱入口的管越容易发生停滞或倒流。由以上阐述看出,分配联箱入口流型对各分支管中的相分配起很大的作用,进而影响流量分配。五、实验报告要求1 在水平集箱和垂直并联管管道系统中，结合实验中所观察到的现象，具体说明在气- 水两相流的低流量工况下,分配联箱中的各种流型对分支管中流量分配特性以及流型分布的影响；2 阐述在实验中所观察到的距离分配联箱入口近的分支管(在这里是管1) 的流型，以及该管对气相的分流和对其后的分支管中的流型和流量分配的影响；3 气液两相流量的分配很不均匀但却是有规律的，这时气相更容易进入五根垂直上升管的哪一根？这说明了什么现象？（气相有进入距离分配联箱入口近的管的趋势）