顺列管束间气液两相流型及压降特性研究

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1、第31卷第5期2011年2月15日中国电机工程学报ProceedingsoftheCSEEVol.31No.5Feb.15,2011©2011Chin.Soc.forElec.Eng.84文章编号：0258-8013(2011)05-0084-06中图分类号：O359文献标志码：A学科分类号：470·10顺列管束间气液两相流型及压降特性研究洪文鹏，刘燕，任静秋(东北电力大学能源与动力工程学院，吉林省吉林市132012)InvestigationonGas-liquidTwo-phaseFlowPatt

2、ernsandPressureDropAcrossanIn-lineTubeBundlesHONGWenpeng,LIUYan,RENJingqiu(NortheastDianliUniversity,SchoolofEnergyandPowerEngineering,Jilin132012,JilinProvince,China)ABSTRACT:Ahigh-speedvideocamerawasusedtostudytheflowpatternsintherectangularchannelofv

3、erticalupwardcross-flowofairandwaterinhorizontaltubebundles.Experimentswereconductedusingin-linetubebundleswithapitch-to-diameterratioof1.3and1.8.Bubblyflow,intermittentflowandmistflowwereidentifiedbyflowvisualization,andaflowmapwasconstructedasafunctio

4、nofgasandliquidsuperficialvelocities.Comparisonwithpreviousstudiesrevealedgoodagreementatlowgasandliquidvelocity.Acomparativeanalysisofpressuredropofdifferentflowpatternofbothtubebundleswasdone.Theresultsshowthat:thepressuredropofbubbleflowismaximum,whi

5、chisfollowedbyintermittentflowandmistflowbecomestheminimum.Whenthevoidfractionrangefrom0.15to0.67,thefluctuationpressuredropoftubebundleswhichwithapitch-to-diameterratioof1.3ishigherthantheonewithapitch-to-diameterratioof1.8,andwhenthevoidfractionisbigg

6、erthan0.67orsmallerthan0.15,thepressuredropoflargepitchratioislessthanthesmallpitchratio.Basedonthestatisticalanalysisofthedifferentpressuresignals,thepowerspectrumdensityversusfrequencyofthesignalsformajorflowpatternswasobtained.Itisfoundthattheflowpat

7、ternscanbeidentifiedinaccordancewiththepowerspectrumdensity.于P/D=1.3管束的压降。含气率a小于0.15和大于0.67时，大节距比管束的压降反而小于小节距比管束的压降。对压差波动信号的功率谱特征进行分析的结果表明，利用压差时域信号的功率谱特性可以鉴别流型。关键词：气液两相流；顺列管束；高速摄像；流型；压降特性0引言在动力工程、石油化工、核能利用等领域广泛存在气液两相流体绕流管束的流动现象，如冷凝器、蒸发器及核反应堆蒸汽发生器等管壳式换热设

8、备[1-2]。管束间的气液两相流型对其绕流流动特性和传热规律有着重要的影响[3]，尤其是动力、原子能工业的飞速发展，大容量高参数设备的引入，促使设备的结构设计更加紧凑，对换热器的综合性能提出了更高的要求。这类问题的研究已经成为多相流体动力学基础研究和工程应用领域的一个重要研究课题。目前国内外多位学者对管内气液两相流型、压降、含气率及摩擦系数等进行了大量研究，而对气液两相流体横掠管束流动特性的相关研究较少。Noghrehkar[4]等利用探针法研究了空气-