实验三气液两相流实验

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-1100 180m3/h

电磁流量计DXLD-25 0.53-21m3/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

1 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)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）0.65-1.5 3.6-5.6

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。

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 ） 0.6-1.6 0.7-1.4 空气（L/min ）

160-220 18-36 流 型 环状流 块状流 水流量（L/min ） 0.65-1.5 3.6-5.6 空气（L/min ）

5-15 8.6-15.6 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 ：

G

G Q J A

=

L

L Q J A

=

式中 G J ——气相折算速度，m/s ；

L J ——液相折算速度，m/s ；

G Q ——气相体积流量，m 3/s ；

L Q ——液相体积流量，m 3/s ；

A ——管道横截面积，m 2; （本实验管子内径为14.5mm ）

2 根据实验中的每一种情况分别计算出的2

G G J ρ和2L L J ρ，对照下图找出所对应的流型，并与实验观

察到的流型对比

10

5

10

6

2

G G

J ρ2L L

J ρ

3 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

g F P P P ∆+∆=∆

P ∆——总压力降；

F P ∆——摩擦阻力压力降 2

2

m m

F u L P D ρλ∆=

g P ∆——重位压力降 gL P m g ρ=∆

式中 λ——单相液体摩擦阻力系数，根据Moody 图或按相应公式计算；

L ——管子长度，m; （本实验为1m ）

D ——管子内径，m; （本实验为14mm ）

m ρ——均匀流动时气液两相流平均密度，Kg/m 3

m u ——均匀流动时气液两相流平均流速，m/s

其中

G G L L

m G L

Q Q Q Q ρρρ+=

+ G L

m Q Q u A

+=