倾斜管内两相流流型的实验研究范文

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《当代化工杂志》2015年第四期

1实验的流型转变机理

由于倾斜上升的两相流中的波状流占得区域很小，而且时间短暂，所以不考虑环状流向弹状流的转变。当环状流这种稳定流型遭到破坏时，环状流开始向弹状流改变，这是因为环状流稳定时，如缓慢减小气相的流速，其液膜上的小波波动幅度逐渐的增大，当达到气相速度的临界值时候，变大的波幅会将液膜联接，从而形成弹状流。研究得出，临界截面含气率为0.75[4]。

2结果分析

根据实验观察的流型和试验数据，可以得到倾角5°，15°，25°的流型图(图2)。根据上面得到的流型图，为了可以更加直观的观察，再次拟合出流型的过渡区域中心线，进而细致观测管倾斜角度对流型的影响(图3)。

2.1气泡流向弹状流的过渡由图3可以得知，从上而下，左到右分别为5°，15°和25°。管的倾斜角度的三个变化，气泡流转变为弹状流的界限依然是稍微上升。若界限往下面移，即是流型转变的Jg减小。弹状流若要向波状流过渡，它的液桥必须断掉，那么所需的Jg应更大。原因是若从弹状流向波状流变化前的液桥厚度是固定值，则倾斜角加大，液体受到的重力分力作用在气体越大。角度加大，气体受到的重力分力也越大，阻力越大。

2.2波状流向环状流过渡由图3可知，管的倾斜角变大，流型转变的界限向右移，即是倾斜角越大，Jg变小。出现的原因是若倾斜角变大，Jg越小，波状流往环状流过渡时，液面被施压，顺着管壁斜上移动，绕管子渐变为环状流动。

2.3弹状流向环状流的过渡由图3得知，弹状流向环状流的过渡范围变大。当倾斜角变大时，液体在重力作用下的分力下，液桥受压迫变薄，容易被气体冲破。重力的径向分力作用在液体上变小，液桥断开，上面液体变为液膜，很不容易脱落，界限左边所需的Jg越来越小。当倾角逐渐变大，转变界限右移，是因为倾斜角变大，所需Jg越大，气体冲击变大，液体的波动加大，形成液桥阻碍气相运动，因而需要更大的Jg保持环状流型。

3结论

本文是观察两相空气和水流动在三种角度管内流型。通过多次试验和多次数据的整理，对流型变化进行了绘制，结合原理，得出以下结论：①据试验台玻璃管中，可知倾斜管中流型的几种变化。②由流型变化有：（1）气泡流向弹状流过渡Jg变小（;2）弹状流向环状流区域Jg变大；（3）弹状流向环状流变大；（4）波状流向环状流转变Jg减小。

作者：韩洪升张雪徐学考史雨夕单位：东北石油大学石油工程学院中国石油天然气管道局国际事业部伊拉克公司