大功率电力电子设备汽液两相流冷却技术应用
浅析气液两相流及其应用
浅析气液两相流及其应用气液两相流是指气体和液体在统一空间内混合流动的物理现象。
它的广泛应用范围，涉及到化工、生物燃料、能源、环境研究等诸多领域，因此以气液两相流为主题的研究十分重要。
首先，我们需要简单了解气液两相流的特征和分类。
根据粒子的尺寸和形状，气液两相流可分为气泡流和滴流两种类型。
气泡流是指气泡悬浮在液体中通过的流动，这种流动特点是液体内气泡数目巨大，容积分数较低；而滴流是指液滴悬浮在气体中流动，液滴数量比气泡少，容积分数比气泡高。
此外，气液两相流还有以下的特点：不可压缩性、流动性差、起伏波动和振荡存在、微观尺度下粘滞、惯性和重力的影响等。
接下来，我们可以简单谈一下气液两相流的数学模型。
数学模型是对物理现象进行描述的数学表达式或方程，能帮助我们理解气液两相流的本质。
在气液两相流的数学模型中，质量均衡方程、动量均衡方程和能量均衡方程是必不可少的三个方程式，对其进行数学分析和计算，可以得出具体物理现象的数量化结果。
此外，还需要注意到气液两相流的数学模型在研究中还需要考虑到多个参数的影响因素，如界面的接触角、流体物性、多相流粘度等等。
最后，我们可以从应用领域的角度探讨一下气液两相流的应用。
在化工领域中，气液两相流主要用于催化反应、气-液相变行为等诸多研究；在生物燃料领域中，气液两相流则可以用于微生物的培养等；在能源领域，通过研究气液两相流，可以实现煤、油、气的高效使用；在环境研究中，气液两相流可以用于研究气体和液体间的传质和传热。
综上所述，气液两相流研究对于众多学科领域都有极高的重要性，可以促进相关领域的发展和进步。
我们需要深刻理解其特征和分类，了解其数学模型，从而实现在多个领域取得重要的应用。
汽液两相流自调节水位控制器在高压加热器上的应用
汽液两相流自调节水位控制器在高压加热器上的应用
王建忠;杨效东
【期刊名称】《冶金动力》
【年(卷),期】2002(000)005
【摘要】1 概述rn汽轮机冷源损失是影响火电厂循环热效率的一个重要因素 ,而高压加热器的重要作用就是能够有效地降低冷源损失,最终提高电厂的循环热效率 . 高压加热器本体是由筒体、钢管束、隔板、进水室及出水室组成;其辅助设备还包括进水联成阀、出水逆止门、进汽电动门、疏水系统及有关的热工保护等组成;高压加热器的工作原理就是通过抽取部分在汽轮机中做过功的蒸汽加热在管束内流动的锅炉给水(冷却后的蒸汽以汽水两相流的形式通过疏水管道进入除氧加热器),从而达到降低汽轮机排汽的冷源损失,以提高电厂循环热效率的最终目的.
【总页数】2页(P38-39)
【作者】王建忠;杨效东
【作者单位】马钢股份有限公司热电厂,安徽马鞍山,243000;马钢股份有限公司热电厂,安徽马鞍山,243000
【正文语种】中文
【中图分类】TK223.7+5
【相关文献】
1.汽液两相流自调节液位控制器在高压加热器上的应用 [J], 王建方
2.汽液两相流自调节水位控制器在330MW机组上的应用 [J], 陈忠;李斌
3.汽液两相流自调节水位装置在高压加热器上的应用 [J], 王名安;胡雪燕
4.汽液两相流自调节水位控制器在石嘴山发电厂330 MW机组上的应用 [J], 陈忠
5.汽液两相流自调节水位控制器在加热器系统中的应用 [J], 张天富
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浅析气液两相流及其应用
浅析气液两相流及其应用浅析气液两相流及其应用摘要：气液两相流存在于石油、天然气、动力、化工、水利、航天、环境保护等工业中，其研究已成为国内外学者广泛关注前沿学科。
本文概要性的描述了气液两相流的应用背景、流动型式，并介绍了气液两相流参数检测的手段和两相流计算的基本方法。
关键词：气液两相流流动型式参数检测计算方法1.气液两相流的应用背景近些年来，石油、天然气、动力、化工、水利、航天、环境保护等工业的迅速发展促进了气液两相流的研究和应用。
在实际应用中可以将凝析天然气简化的看作气相为甲烷，液相为水的气液两相流[3]。
为了在实现天然气井口对凝析天然气气、液两相流量的实时在线测量，需要对其进行相应研究。
再如，火力发电厂中锅炉的汽水分离、蒸发管中的汽水混合物的流动都属于气液两相流问题[1]。
2.气液两相流的流动型式气液两相流中气液两相的分界面多变，其流动结构受各相的物理特性、各相流量、压力、受热、管道布置等影响。
在不同的流型下，两相流的流体力学特性不同，因此为了研究两相流的运动规律，必须研究其运动型式。
在水平管道中，气液两相流常见流动形态如图1所示。
图1 水平管道中气液两相流流型水平管中，气泡流的特征为液相中带有散布的细小气泡，由于受到重力的影响，气泡多位于管子上部。
随着泡状流中的气相流量的增加，气泡聚结成为气塞，气塞一般较长，且多沿管子上部流动。
当气、液两相流速均较小，会受到重力分离效应产生分层流，而当分层流动中气相速度较大时，气液的交界面将产生扰动波形成波状流。
若气相速度再增大，则气液分界面由于剧烈波动将有一部分与管道顶部接触，分隔气相成为气弹，从而形成弹状流，大气弹则将在管道上部高速运动。
在竖直管道中，气液两相流多分为泡状流、弹状流、乳沫状流、丝状环状流和环状流等，如图2所示。
图2 竖直管道中气液两相流流型3.气液两相流参数检测的基本手段（1）采用传统单相仪表进行气液两相流测量多为获得工业应用中气液两相的在线实时流量信息，与实际应用紧密相关。
霍尼韦尔推出创新两相液体冷却技术
2020年4月祝传钰，等：高压力等级水下防喷器应力分析方法探讨69成的。
在加载过程中，应力高的材料区域先进人塑性 阶段，随着载荷不断增大，塑性阶段的材料区域不断 增加，当载荷增大到一定程度时，材料结构变得不稳 定，甚至失去承载能力，即使载荷不再增加，塑性变 形区域仍在增加，该载荷即为极限载荷。
极限载荷的计算方法一般有3种:塑性极限定理、试验法和弹塑性求极限载荷法。
塑性极限定理一般用 于简单结构的设备，目前工程中应用很少，大多用于 理论研究;试验法在工程中比较常用，但是成本很高；弹塑性求极限载荷法是利用有限元进行求取载荷- 应变曲线，也较为常用。
弹塑性方法计算总体载荷时采用的是实际的材 料应力-应变曲线，而不是理想状态下的弹塑性材 料模型。
与弹性分析方法和极限载荷法中的弹塑性方 法相比，其计算结果更贴近实际，对设备的应力和应 变模拟更加准确。
高压力等级水下防喷器的承压部件形状和内部 结构较为复杂，其受力情况也极为复杂。
防喷器目前 采用的材料大多是常用材料，其性能参数可以在制造 厂中测得。
在高压力等级防喷器的强度分析过程中，2种方法都可以使用。
2.3高压力等级防喷器部件应力分析方法探讨压力容器大多为薄壳结构，常呈圆筒形或是球形，其应力基本上以膜应力为主，而防喷器的部件往 往是不规则形状的结构，其部件受力后应力分布规律 与其和其他部件的连接方式有很大关系。
采用极限载 荷分析的结果可以保证防喷器承压部件的使用安全，但是计算得到的位移并不真实；采用弹塑性分析方法 得到的结果更能反映其真实的变形情况。
另外防喷器 的部件往往是由整锻件机加工而成，除了要保证防喷 器在各种工作状态下安全运行外，优化减重也是设计 时的重点考虑方向，弹塑性分析法可以准确预测设备 的变形和应力情况，可为构件的设计方案提供参考。
3结论本文对高压力等级防喷器的应力分析方法进行 了介绍，并结合实际设计经验，分析了各种方法在防 喷器不同设计工况下的适用性。
大功率变流器冷却技术及其进展_陈建业
根据传热学的基本原理，半导体器件散热设计的 基本任务是为器件设计一个热阻尽可能低的热流通路， 使器件发出的热量能尽快地发散出去，从而保证器件 运行时，其内部的结温始终保持在允许的结温之内。设 计通常包括两个方面：设备的结构设计和冷却介质的 选择。散热器结构的选择包括辅助设备的能耗、体积和 重量，装置的复杂性和操作的难易程度，以及装置的可 靠性、可用性和可维护性。而冷却介质的选择则应考虑 电绝缘性，化学稳定性，对材料的腐蚀性，对环境的影 响和易燃性，以及商业化程度。冷却方式包括 4 类：辐 射、传导、对流和蒸发（相变）。
18
大功率变流器冷却技术及其进展
1/2010
上述讨论说明，一个电力电子装置能够安全可靠 地成功运行，除了要有正确的电气设计，传热学设计也 至关重要。
牵引领域的 IGBT 模块所承受的应力受热循环影响。图 12 显示了环境温度在一年、一天和短时间的变化，这些 变化均将对模块温度变化带来附加的影响。
２ 冷却方式
大功率半导体器件工作产生的热量导致芯片温度 升高，如果没有适当的散热措施，可能会使芯片温度超 过所允许的最高结温，从而导致器件性能的恶化，甚至 损坏。ABB公司晶闸管5STP 42U6500壳温与工作电流关 系如图5 所示，当壳温由70 ℃升高到80 ℃时，器件工作 时的通态平均电流 IT(AV)M由 3 460 A下降到 2 840 A左右， 即下降了 17％；而如果壳温升到 90 ℃，则 IT(AV)M下降到 2 180 A 左右，即电流定额下降了 37％。
气液两相流在制冷机械中的应用
级之间存在不同类型的电流界面；在不同类型的气体流动 中，气液的传热和压降为 T 型流图表。因此，河流及其改造 是研究二级流的基础，也是这一新课题最基本的研究任务 之，综合研究垂直井和水平线，现有的评价形式和标准具 有可比性。垂直上升流：小气泡、结垢和封闭流，两级流，垂 直井流类型：气泡流、泥浆流、排水流、泡沫流、气闸流、伪 装流。水平管内的两相流由细气泡、气体流、层流、波纹层 流、气体和循环组成。研究两相流的最终目的是获得给定 流速下的传热特性和压力损失，单相流的区别是因为经过 实验后，两相之间存在一个界面，在不同的流动条件下，两 相相交的特性被划分为不同的流动类型，热传导和气流两 相的压降表现为 T 形倾斜流，在 T 形倾斜流中发生传热。 这和压降不同。水流的垂直高度，所有研究的垂直井和水 平线，比较现有的评价类型和标准。
参考文献院 [1]董顺德，孙芝玲，何玉鹏，马文礼.气液两相流原理在边坡 稳定性分析中的有效性研究[J].河北工业科技，2021，38（01）：27-
33. [2]刘双婷，焦永刚，高博，等.并联矩形突扩微通道气液两相
流动特性研究[J].制冷学报，2020，41（02）：133-138. [3]李红红.制冷设备在深井降温中的应用[J].世界有色金属，
2020（15）：54-55. [4]轩福臣，谢晶，顾众.R507/R744 复叠式制冷系统在水产品
冷冻中的应用[J].包装工程，2020. [5]卢宪晓，余春香.CFD 技术在暖通空调制冷工程中的应用
[J].汽车世界，2020（002）：1.
2.4 毛细管 毛细管处理机：高压冷却剂进入毛细管后，流动截面 收缩，流速增大，液体与毛细管壁发生剧烈摩擦，压力降 低。从凝结水到蒸发器的毛细流动过程可分为四个阶段， 阻力损失的大小取决于水流的性质，取决于长输管道中的 劳动力流动方向。突然削减有四个阶段。第二阶段是利用 均匀两相流模型产生不同的流动。由于毛细管中的高流 速，这一假设基本正确。 3 气液两相流在汽车工业制造上的应用 汽车 ABS、TRC、ESC 是汽车重要的主动安全系统，均 要利用汽车液压制动系统对车轮制动。目前，对这些主动 安全系统的研究主要集中在控制算法、动力学、结构等方 面，较少涉及液压制动系统内部的两相流动的研究。事实 上，由于制动液吸水、掺入空气、长时间制动发热、夏季温 度过高等原因，制动液极易形成两相流，严重时产生气阻， 影响制动效能和汽车安全。具体来说，制动液两相流对制 动系统的危害主要表现形式为：降低制动压力；延缓制动 压力传递时间；产生穴蚀。因此，研究气液两相流具有重要 意义。由李孝禄等研究搭建的液压制动系统两相流流型识 别台架，利用压差波动信号对流型进行识别，然后利用高 速相机拍摄制动管路中气液两相流流型，以此验证利用压 差波动信号识别制动液流型的正确性。 4 结束语 根据气液两相流的一般规律以及气体流动的形状，通 过确定方程和计算传热系数，可以采用均匀模式或相分离 模型来获得导热系数。目前，人们正在研究空气和水热传 导的两个阶段及其规律。在许多方面达成了共识。然而，在 制冷系统中实现两相流动和控制传热是一个难点。目前， 中国有许多小型机械生产场，在大型工业的控制和管制 下，必须提高技术水平，实现生产潜力。
应用汽液两相流疏水调节器解决加热器无水 - 环保设
应用汽液两相流疏水调节器解决加热器无水位运行谷敬泽（兴泰发电有限责任公司，河北邢台054000）摘要：邢台翔泰热电有限责任公司25MW机组加热器由于疏水器工作可靠性差，加热器水位调整困难，长期处于无水位运行。
通过应用新型汽液两相流疏水调节器，有效解决了加热器无水位运行的问题，改造实践证明，新型汽液两相流疏水调节器工作可靠，维护方便，经济效益显著。
关键词：加热器；疏水器；汽液两相流；改造1 改造前设备状况邢台翔泰热电有限责任公司#1机组是北京重型电机厂生产的N25-35-1型25MW汽轮发电机组。
机组回热系统配置一台高加、一台中加，两台低压加热器、一台除氧器。
高（中）压加热器分别利用一段、二段抽汽对给水进行加热，高（中）压加热器参数如表1。
表1型号：加热面积汽侧压力水侧压力JG-100-I（II）180m2 1.18MPa 5.88MPa#1机组现有高加至中加、中加至低加疏水器，由于设计原因，水位不易控制，一直无法正常运行。
为了防止加热器汽侧满水，运行人员经常全开旁路门，致使加热器处于无水位状态，造成本级抽汽进入下一级回热加热器，排挤了下级抽汽量，增加了高品质蒸汽的消耗，大大降低了回热循环的经济性。
另外，由于疏水器无法正常工作，导致加热器长期处于低水位甚至无水位运行，蒸汽进入疏水管道和下级加热器，形成蒸汽和疏水两相流动，容积流量增加，流速增大，造成管道振动。
同时，两相流动造成疏水管道、弯头和加热器钢管冲蚀减薄，多次导致管道、加热器泄漏事故，影响加热器的安全运行。
因此，利用2010年#1机组大修机会，选用西安国恒节能环保技术有限公司生产的新型汽液两相流疏水调节器进行改造。
该装置具有如下特点：1）调节性能优良，机组在50%--100%额定负荷变工况下运行，可实现自动连续调节，加热器水位保持稳定。
2）无机械运动部件，无电动和气动控制元件，抗干扰力强，运行安全可靠。
3）采用全封闭结构，装置密封性好。
4）系统结构简单，一次调整合格后，无须运行人员操作，机组大小修免维护。
两相流数值模拟技术及其在制冷系统中的应用
两相流数值模拟技术及其在制冷系统中的应用随着现代工业技术的迅猛发展，各种领域的复杂流动现象已经成为了工程设计和优化的重要研究对象。
而其中最具有挑战和重要性的问题之一就是两相流的研究，而这种流体运动状态往往在制冷系统的设计与优化中发挥着至关重要的作用。
本文将介绍两相流数值模拟技术及其在制冷系统中的应用。
一、什么是两相流两相流是指在一定的温度、压力、速度和流量等条件下，存在两种或两种以上物理状态不同的相在同一介质中流动，如液体和气体的混合物，液固混合物等。
因此，两相流的状态是非常复杂和多样的，这对于工程设计人员来说是一个极大的挑战。
尤其是在制冷系统中，两相流的状态变化通常会伴随着相变现象的发生，例如蒸发和冷凝，而这些现象对系统的性能和效率具有非常重要的影响。
二、两相流数值模拟技术在过去，研究两相流通常是依赖于实验方法，但是随着计算能力和数值模拟技术的不断提高，数值模拟方法逐渐成为了研究两相流现象的主要手段之一。
通常情况下，两相流数值模拟技术包括两大类方法：欧拉方法和拉格朗日方法。
欧拉方法主要是基于连续性方程、动量方程和能量方程等宏观平均方程，对两相流宏观物理量进行计算。
这种方法的优点是计算效率高，计算结果具有较高的可靠性，同时适用于不同物理条件下的两相流状态。
但是欧拉方法通常难以考虑细节和局部现象，也并不能很好地描述小尺度的相互作用。
相比之下，拉格朗日方法则主要从微观角度出发，建立微观粒子轨迹方程，考虑相互作用和相变现象等局部效应。
这种方法能够比较准确地预测局部现象和相互作用，但是计算效率低且面向具体问题的模型构建和实现较为困难。
针对不同应用场景，两种方法都有自己的优势和缺点，因此需要根据具体问题的特点来选择合适的方法和模型。
三、制冷系统中两相流的应用制冷系统是指利用相变热、压缩冷却、传热等原理将热量从一个物体或系统中移出以达到制冷的目的的一种系统。
而在制冷系统中，两相流状态的转换和相变现象则是系统性能和效率的关键因素之一。
汽液两相流技术在火电厂高低压加热器疏水改造中应用
汽液两相流技术在火电厂高低压加热器疏水改造中应用
张辉
【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》
【年(卷),期】2012(000)005
【摘要】针对传统的基地式气动调节方式存在的高、低压加热器水位失控,加热器满水位或无水位运行及加热器水位波动大等问题,将汽液两相流自调节水位控制装置应用在125 MW汽轮发电机组高、低加热器疏水改造系统上,保证了加热器的水位稳定性,提高了机组的安全性,节约了燃煤和维护费用.
【总页数】3页(P92-94)
【作者】张辉
【作者单位】华电新疆发电有限公司苇湖梁电厂,乌鲁木齐830017
【正文语种】中文
【中图分类】TK321
【相关文献】
1.高压加热器疏水采用汽液两相流的经济性分析 [J], 李庆;王建梅;胡念苏;李培生;胥和辉;肖锋
2.应用汽液两相流疏水调节器解决高压加热器无水位运行 [J], 李治中;毛大彬
3.汽液两相流疏水装置在火电厂的应用 [J], 杜国琴;
4.汽水两相流自调节水位控制器在高、低压加热器疏水调节改造中的应用 [J], 普纲
5.汽液两相流疏水调节器在高加疏水器改造中的应用 [J], 季列卫[1]
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气液两相流模拟技术与应用研究
气液两相流模拟技术与应用研究气液两相流模拟技术是一项重要的技术，它可以模拟气液两相在流动过程中的复杂动态行为。
气液两相流模拟技术可以有效地解决液体和气体的交互作用问题，对于理解多相流动的本质和优化气液两相流的运行过程具有重要的意义。
气液两相流模拟技术的研究和应用，可以为许多领域的工程应用提供极大的帮助。
一、气液两相流模拟技术的发展历程气液两相流模拟技术的发展历程可以追溯到20世纪初。
在二战期间，俄罗斯工程师Dmitrii Ivanovich Basilevsky开发了一种气泡流模型，用于研究气泡流的振荡、悬浮和腐蚀等问题。
20世纪60年代初，Roy et al.建立了气泡流的空化理论，建立气泡流的数学模型。
20世纪70年代，Rodi和Patera等学者考虑如何处理液体粘性、气泡的大小、形状和气泡的互相作用等因素。
随着计算机技术及其算法的不断发展，气液两相流的数值模拟方法逐渐成为气液两相流研究领域的热点，对计算流体动力学的发展起到了推动作用。
二、气液两相流模拟技术的研究方法气液两相流模拟技术主要有两种方法：基于物理模型的方法和基于计算机计算的方法。
基于物理模型的方法包括实验研究和数学模型的建立，而基于计算机计算的方法包括计算流体力学方法和分子动力学方法。
数学模型是气液两相流模拟的重要方法之一，不仅可以定量描述气液两相流的动力学过程，而且可以优化气液两相流的运行。
数学模型通常分为连续介质模型和离散介质模型两种。
连续介质模型是以质量、能量、动量传递方程式为基础，利用高维数学方程组来描述气液两相流的动态行为，在模拟复杂流体动力学问题时，常常用流体动力学（CFD）技术。
离散介质模型则是将气液两相流视为由不同粒子组成的“离散介质”，方法包括分子动力学（MD）、蒙特卡罗方法（MC）、离散元素法等。
三、气液两相流模拟技术在工程中的应用气液两相流模拟技术在工程中有着广泛应用。
以下是其中的几个例子：1、燃烧领域：气液两相流模拟技术可用于模拟燃料喷射、燃烧和烟气排放等过程，优化燃烧器的设计，提高燃烧效率和降低环境污染。
汽液两相流自调节液位控制器在高压加热器上的应用
其调节原理是 ： 在水位降低时 ， 经过主调节阀进入
调节 器 的疏水 量 因疏 水 压 差 减小 而 减 少 ， 节 汽 调
管通过的水量因水 位降低 （ 即疏水压差减小 ） 而 减少 ， 或通过蒸 汽 （ 在疏水水位低 于调节 汽管管 口时 ） 造成 总疏水量减 少 ， 疏水 水位逐 渐升 ， 使 高； 反之 ， 当加热器 的水位升高时 ， 信号管 内的水
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｒ ａ ｏ ｆｏ ｅ ａ ｉｎ ｉ ｒ — ｕ ｏ ｉ ｏ ｓ ｆ ｕ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｓ ｃ ｅ ｓ ｌａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｓｒ ｃ ： ｈ ｅ ｓ ｎ ｏ ｐ ｒ ｔ ｎ ｄ ｏ ｔｃ ｄ ｔ ｎ ｉ ０ ｎ ｈ ｏ ｇ ｈ ｕ ｃ ｓｆ ｐ ｌ ｔ ｆ ｏ ｙ ｉ ｕ ｃ ｏ
重 。高压 加 热 器 原 设 计 采 用 了 电 动 式 疏 水 调 节
１ 原设 计 的疏 水 器 ， ） 由于 电动 装 置 和 疏水 器 本 身的故 障 ， 导致 加 热 器 长期 处 于无 水 位 运行 状 态， 大量 的汽 水混合 物 沿着 加热 器疏水 管排 出。
阀， 投运后存在执行机构动作频 繁、 检修维护量 大、 调节阀密封面易磨损冲蚀 、 水位波动难以稳定
汽 液 两 相 流 自调 节 液 位 控 制 器
在 高 压 加 热 上 的应 用 器
王ห้องสมุดไป่ตู้ 方
（ 中国铝业 山东分公 司万成公 司， 山东 淄博 ２ ５ ５ ） ５０ ２
摘
要： 通过 汽液两相 流 自调节 液位控制器在解决汽轮机高 压加热器无 水运行状 况的成功应 用实例 ， 找出 了
无水运行状况的原 因， 介绍 了汽液两相流 自调节液位控制器原理 、 特点及安装要点 ， 并分析 了应用技术 经济效
浅谈气液两相流测量技术及其应用
论坛编辑︱王海英︱E-m ail:zhiy ezazh i@163.co mDISCUSSION大家谈浅谈气液两相流测量技术及其应用气液两相流是各类两相流中最常见、最复杂的两相流动体系之一。
在两相流动过程中，由于相界面的形状和分布都是随时间和空间变化的，并且两相之间存在速度差，使得两相流动过程要比单相流动复杂得多，同时在两相流中也增加了一些在单相流中不存在的参数。
准确检测两相流的各种参数对现代工业设备的研制和开发具有非常重要的意义。
自然界中的常见物质可分为三相：气相、液相和固相。
只有单相物质的流动称为单相流，如气体流或液体流。
存在相界面且界面随流动变化的两相物质的混合流动称为两相流，如气体和液体混合流动的气液两相流，气体和固体混合流动的气固两相流。
同时存在三种物质的流动称为三相流。
两／多相流广泛存在于化工、石油、动力、原子能、环保、轻工等许多工业应用场合。
其中，两相流更是遍布于煤粉输送、石油开采、原油输运、工业排污和气力输送等与人类生产和生活实践活动密切相关的过程中。
气液两相流经常出现在许多工程设备和工业过程中。
一、气液两相流主要参数介绍由于气液两相流具有比单相流更加复杂的流动特性，且相间存在界面和相对速度，致使两相流的描述比单相流更加复杂。
相应地，描述两相流动的参数与描述单相流动的参数相比，增加了一些新的特征参数。
常用的两相流主要参数如下。
1．流型流型指两相流流动的形式或结构。
两相流两相之间相界面的形状及各相的分布情况不仅随空间、时间的变化而随机变化，而且随流量、物性、管道几何尺寸和位置等因素的改变而呈现出多种形式。
气液两相流体在管道中的压力降、截面分相含率、传热传质规律、相界面的稳定性等与流型都有着极为密切的关系。
2．分相含率两相流的种类不同，表示分相含率的术语也不同。
如在气液两相流中，分相含率用含气率表示，而含气率也有质量流量含气率、容积流量含气率和截面含气率三种形式。
截面含气率又称空隙率，指气相所占截面积和总流通截面积之比。
多相流体在核电站冷却系统中的应用研究
多相流体在核电站冷却系统中的应用研究核电站以其高效且低碳排放的特点成为国际上广泛应用的清洁能源发电方式之一。
然而，核电站冷却系统在运行过程中需要消耗大量的冷却水来稳定核反应堆温度，因此对冷却水的供应与使用变得至关重要。
在核电站冷却系统中，多相流体的研究和应用被广泛关注。
多相流体是指由两种或两种以上的不同相组成的复合流体，如气液两相、气固两相、气液固三相等。
核电站冷却系统涉及到气液两相流动，主要包括冷却水与蒸汽之间的相互转换和传输。
因此，对多相流体在核电站冷却系统中的应用研究具有重要的理论和工程意义。
首先，多相流体在核电站冷却系统中具有优异的热传递性能。
蒸汽作为一种高热容流体，在核反应堆中的热量释放过程中扮演着重要角色。
通过合理的设计和优化，可以实现高效的热能转换，提高核电站的利用率。
此外，多相流体传递热量的方式多样，可通过相变、冷凝等方式将热量转移到冷却水中，以保持反应堆的稳定运行温度。
其次，多相流体在核电站冷却系统中具有较好的动力学特性。
由于冷却水和蒸汽之间的相互转换，液体和气体之间产生了密度差和压力差，这种动力学特性可以被充分利用。
例如，通过合理设计冷却系统的流动结构和管道布局，可以利用气体被压缩和膨胀的特性，实现更高效的能量转移和传输。
另外，多相流体在核电站冷却系统中的应用还与防止核反应堆冷却剂泵蚀刻相关。
由于核反应堆冷却剂中含有放射性裂变产物，其对于材料具有一定的腐蚀性。
传统的冷却系统中常使用金属材料作为冷却介质，容易受到侵蚀。
利用多相流体，特别是气液两相流体的研究和应用，可以降低冷却剂对金属材料的侵蚀，从而延长冷却系统的使用寿命。
值得注意的是，多相流体在核电站冷却系统中的应用仍存在一些挑战和难题。
相变和液-固颗粒之间的相互作用、热传递机制以及流动特性的研究仍然需要深入探究。
此外，多相流动的数值模拟和实验研究也需要不断完善，并与实际运行情况相结合，以确保冷却系统的可靠性和稳定性。
总之，多相流体在核电站冷却系统中的应用研究具有重要意义和潜在价值。
气液两相流体冷却润滑技术-油气润滑
气液两相流体冷却润滑技术-油气润滑
杨和中;刘厚飞
【期刊名称】《液压与气动》
【年(卷),期】2004(000)006
【摘要】@@ 说起来,润滑的原理并不复杂,只要在作相对运动的摩擦面之间建立一层薄薄的油膜,只要这层油膜足够稳固、有足够的承载能力以防止摩擦面之间直接接触,那么润滑作用也就建立起来了.显然,供油量过多会导致过润滑,多余的油量并不真正起润滑作用,反而会导致轴承发热,油气润滑跟稀油润滑大不相同的是稀油润滑是利用大量的液体浇注到摩擦区从而带走轴承转动摩擦产生的热量,而在油气润滑中,气液两相油膜起润滑作用,而带走热量并起冷却作用的主要是压缩空气.因此说,油气润滑是一种精细润滑方式,要多少润滑量就给多少润滑量,绝不欠润滑,也不过润滑.
【总页数】2页(P81-82)
【作者】杨和中;刘厚飞
【作者单位】无
【正文语种】中文
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大功率电力电子设备汽液两相流冷却技术应用
发表时间：2019-07-03T09:54:38.897Z 来源：《河南电力》2018年23期作者：吕作河
[导读] 电力电子设备朝着小型化方向发展，设备体积缩小，功率增大，热流密度急剧升高。
（广东明阳龙源电力电子有限公司广东中山 528437）
摘要：针对高压、大功率电力电子设备高热流密度散热要求，在对比传统的强迫空冷、热管蒸发冷却、水冷等冷却方式基础上，研究了汽液两相流冷却技术及其应用。
主要分析了传统冷却方式在高压、大功率电力电子设备上应用遇到的问题，研究了两相蒸发冷却对传统冷却方式遇到的功率器件不均温、冷却介质泄露等问题的克服及解决。
关键词：汽液两相流冷却；均温；高压大功率器件
1.引言
电力电子设备朝着小型化方向发展，设备体积缩小，功率增大，热流密度急剧升高，这对设备的散热能力提出了更高的要求；其中，功率器件IGBT串、并联使用和多功率单元串联技术广泛在电力电子设备上应用，各功率单元温度一致性能提高整体输出能力以及稳定性，功率器件IGBT并联使用时均流效果尤其重要。
通常电力电子设备采用最为经济可靠的强迫空冷散热方式，随着设备热流密度的升高，利用热管与强迫空冷结合的方式以及液冷（使用最多的液冷方式为水冷）的方式逐步推广利用。
文献[1]的研究表明，IGBT 总的不均流与温度特性密切相关，温度一致利于IGBT并联均流。
如下图1（温升为40℃时，各种冷却方法的热流密度值）所示，显然随着设备功率加大热流密度升高，但受限于体积要求强迫空冷方式已不再适合，而应用水冷却方式时，有两个主要困难：解决冷却水泄露隐患以及控制沿着水冷流道方向温度差异对功率器件的影响。
为解决当前大功率电力电子设备散热冷却遇到的问题，本文研究了气液两相流冷却技术原理及其在大功率电力电子设备上应用的系统构造，关键技术点等。
图1 温升为40℃时，各种冷却方法的热流密度值
2.汽液两相流冷却技术基本原理
两相蒸发冷却是利用某种液体物质转变成相同温度的蒸汽过程中，吸收热量来冷却接触热源表面。
蒸发散热过程是热量由热壁传给与其接触的液态物质，尔后液态物质不断产生蒸汽，蒸汽带着热量离开使液态物质温度始终保持不变，即使热量增大也只是使蒸汽产量增多，而液态物质温度不变。
汽液两相流冷却技术即是通过系统控制使汽液混合流在热源表面循环流动不断带走热量是汽化潜热和对流换热原理的综合利用，从换热原理看，实际是有沸腾换热和两相流体对流换热两部分组成，因而它的换热能力比蒸发冷却系统高，更比一般的对流换热高。
3.大功率电力电子设备汽液两相流冷却系统构成及技术特点
高压大功率电力电子设备集中体现的两个特点：高电压运行环境以及高热流密度，所以汽液两相流冷却应用到高压大功率电力电子设备必须考虑冷却系统绝缘要求以及冷却介质泄露对对系统的影响同时具备高热流密度的冷却散热能力。
3.1冷却工质性质要求
常规水冷系统在高电压设备上应用时冷却介质一般采用去离子水，根据设备电压等级要求去离子水的电阻率，当应用到零度以下低温环境时还需增加乙二醇或其他防冻液来保证其不结冰。
汽液两相流冷却工质应具有主要性质：
a）优良的热力学特性，以便能在给定的温度区域内运行时有较高的循环效率。
要求：临界温度高于冷凝温度、与冷凝温度对应的饱和压力不要太高、标准沸点较低、流体比热容小、绝热指数低、单位容积制热量较大等。
b）优良的热物理性能具体要求为：较高的传热系数、较低的粘度及较小的密度
c）良好的化学稳定性要求工质在高温下具有良好的化学稳定性，保证在最高工作温度下工质不发生分解。
d）安全性应无毒、无刺激性、无燃烧性及爆炸性。
e）良好的电气绝缘性。
如在冰箱、空调、冷库、除湿机等制冷设备广泛使用的R134a（1，1，1，2-四氟乙烷）等制冷剂就很适合作为大功率电力电子设备气液两相流冷却工质使用。
3.2系统构成及结构原理
大功率电力电子设备通常集成以电气柜结构形式，结构紧凑。
汽液两相冷却系统是以泵为驱动力的密闭式循环，主要由工质泵、工质蒸发器（冷却板）、工质冷凝器（外部换热器）、控制阀、储液器、干燥器、风机以及连接管道等。
如下图2，系统工作过程是以冷却板内部细小管路结构为工质蒸发器与发热的电力电子功率器件进行热连接，控制工质蒸发器的入口处工质为汽液两相状态，利用工质汽化吸收热量而工质温度不变的特性将热量带走，并通过泵使液态工质循环，然后通过工质冷凝器将热量散发到大气中。
图2 冷却系统结构原理示意图
工质冷却器与工质泵之间储液器通过压力控制确保进入泵的工质为液态，储液器内的工质也可补充系统长期运行过程可能出现的的泄漏。
工质蒸发器前端的加热器根据情况使用，可将液体工质加热到饱和状态起到控制工质蒸发器入口的工质为汽液两相状态。
同时加热器可确保冷却系统在低温环境下安全运行。
3.3关键参数选项及验算
通过设定冷却系统内部管道压力从而控制工质的饱和温度。
结合功率器件外壳温度一般要求不超过80℃，设备运行温度要求一般为45℃以下在对应的运行温度下工质必须处于液态。
工质饱和温度以50℃~60℃为宜。
以R134a为例对应的压力为1.3Mpa~1.68Mpa工质。
根据对应温度下工质的汽化潜热确定出工质质量流量，结合工质蒸发器及整个冷却系统设计确定系统压降最终确定出工质泵的选型这在水冷应用上都有成熟的借鉴。
工质冷凝器、储液器、散热风扇等在空调机以及水冷循环系统上应用原理一致都有较标准化设计及选型。
一般大功率电力电子设备通常由多个蒸发器组成，每个蒸发器安装一个或多个功率器件。
工质蒸发器散热能力主要取决于其结构、工质质量流量，工质蒸发器结构与功率器件及设备结构密切相关，一般需要根据功率器件以及设备结构定制化设计。
其散热能力可通过如下来进行验算。
根据费尔关联式，气液两相流的传导系数K用下式描述：
4.结论
表明系统具有较高可靠性，当外界扰动发生时，系统通过自身调整很快进入稳定状态。
其中，储液器的设计和系统工质的充灌量在很大程度上决定了系统的稳定程度。
在机械泵和储液器合理设计的前提下，只要保证泵的入口为液态、蒸发段出口干度小于0.5、冷凝器有足够的放热能力而温度小于循环工质的三相点，系统就能够稳定可靠运行。
通过对汽液两相流冷却技术原理以及结合电力电子设备运行工况研究表明汽液两相流冷却技术在解决功率器件均温性以及消除冷却介质泄露隐患有显著优势，特别适用于大功率电力电子设备的散热。
目前汽液两相流冷却技术主要应用在航空航天等相关领域，在电力电子设备上应用相对较少，其成本相对较高以及系统管路压力较大等相关问题需要在应用时特别考虑。
参考文献：
[1]凌晨，胡安，唐勇. IGBT并联动态不均流温度特性研究[J]. 电力电子技术，2011，45（11）：121-123
[2]刘杰，裴念强，李开华，何振辉，李廷勋.机械泵驱动两相冷却系统启动特性的实验研究[J].中国空间科学技术，2008，（1）：64-70
[3]刘杰.航天机械泵驱动两相流冷却环路循环特性的研究[D]：[博士学位论文].上海：上海交通大学机械与动力工程学院，制冷与低温工程学院，2008
[4]王勋，王文，耑锐.R134a制冷剂在微通道中的相变传热特性实验[J].低温工程，2009，（2）：10-14
[5]孙东亮，徐进良，王丽。
求解两相蒸发和冷凝问题的气液相变模型[J].西安交通大学学报，2012，46（7）：7-11。