气液两相流观察与管道阻力的测定

气液两相流的观察与管阻测定

一、实验目的

（1）了解垂直上升管中气液两相流的不同流型；

（2）学习管路阻力损失（

h）、管路摩擦系数（λ）、管件局部阻力系数（ζ）

f

的测定方法，并通过实验了解它们的变化规律，巩固对流体阻力基本理论

的认识；

（3）学习对数坐标纸的用法；

二、实验任务

（1）调整气液流速，观察不同气液比下两相流的变化；

（2）测定流体流经直管时的摩擦系数与雷诺系数的关系；

（3）测定流体流动属滞留状态时，直管摩擦系数与雷诺系数的关系；

（4）测定o

90标准弯头的局部阻力系数。

三、试验方法及其理论原理

1．气液两相流流型

在气液比不同的条件下，气液两相流可形成泡状流、弹状流（柱塞流）、环状流等形式。实验时，通过调整气液两相的流量，实现气液比的不断增大，观察流型变化。

2. 管道摩擦系数测定法

直管的摩擦系数是雷诺数和管的相对粗糙（d

ε

）的函数，即)(Re,d εφλ=，

因此，相对粗糙度一定，λ与Re 有一定的关系。根据流体力学的基本理论，摩擦系数与阻力损失之间存在如下的关系：

2

2

u d l h f

λ

= （1）

式中：f h ——阻力损失，kg J

；

l ——管段长度，m ； d ——管径，m ； u ——平均流速，s m ；

λ——摩擦系数。

管路的摩擦系数是根据这一原理关系来测定的。对已知长度、管径的直管，在一定流速范围内，测定阻力损失，然后按式（1）求出摩擦系数。根据能量恒算方程

f h u

g z P u g z P +++=+++2

22

22211

ρωρ （2） 在一条等直径的水平管上选取两个截面，测定λ～Re 的关系，则这两截面间管段的阻力损失变简化为

ρ

2

1P P h f -=

（3）

两截面管段的压力差为（21P P -）可用U 形管压差计测量，也可以使用压力变送器进行测量。

用流量计测定流体通过已知管段的流量，在已知d 的情况下流速可以通过式u d V 24

π

=

计算，由流体的温度可查得流体的密度ρ、粘度μ，因此，对于每

一组测得的数据可分别计算出对应的λ和Re 。

管道内气液两相流的摩擦阻力计算

管道内气液两相流的摩擦阻力计算主要采用洛克哈特—马蒂内利计算方法，

计算程序如下：先用单相流体的达西公式算出气液两相流中的气相单独流过管道时的摩擦阻力Δp G和液相单独流过管道时的摩擦阻力Δp L，令。再用单相流体的计算方法确定气相或液相单独流动时的流态，是层流还是紊流。然后用X值。且根据气相和液相的流态在附图中查出ФG和ФL值。

四、实验记录及数据处理

管件d = m水温

大气压_____Pa直管长度l = m

直管阻力系数：