T形微通道内环状气液两相流相分离

以氮气为气相工作介质,以不同表面张力的液体（纯水、0.01%SDS溶液、0.5%SDS溶液、乙醇）为液相工作介质,对矩形截面为100 μm×800 μm的T形微通道内的气液环状流进行了相分离可视化实验。实验结果表明：环状流液相在侧支管中采出占优势。液相采出分率主要集中在0.25～0.65之间;气相采出分率在0.1～0.8,液相采出分率的增长幅度随着气相采出分率增加而变大。当气相表观速度一定时,液相采出分率随着两相流液体速度的增加而降低;当液体表观速度一定时,气体速度变化对液相采出分率影响不大;当两相的表观速度一定时,液相采出分率随着液体的表面张力降低而减小。所得实验数据与其它尺寸的数据进行比较,发现管径尺寸对环状流相分离有较大影响。     

T型微通道内两相流流型及相分离特性

以氮气和水为工作流体,在矩形截面为100 μm×800 μm的T型微通道内进行了气液两相流可视化实验,观测到弹状流、弹状-液环流、环状流、分层流和搅拌流,得到了流型图和流型转换界限.通过对比对弹状流、环状流和分层流相分离实验结果,证明在T型微通道内气液两相流相分离特性受上游流型影响.上游流型为弹状流时,气体优先从侧支管采出:上游流型为环状流时,液体优先从侧支管采出:上游流型为分层流时,气体只从其中一条支管中采出.当流型一定时,液相采出分率随着入口液体速率增加而减小,而气体速率变化对液相采出分率影响不大.     

T型通道内气液两相流相分离研究进展

回顾了气液两相流在T形处相分离研究的起因,阐述了对其研究的意义。从实验研究方面着重介绍了不同因素对T型通道内气液两相流相分离的影响。在模型研究方面,介绍了目前为止的3种模型化方法,简单阐述利用数值模拟(CFD)方法研究气液两相流相分离的情况,指出了T型通道内气液两相流相分离的研究难点,并且对该领域今后的主要研究方向进行了展望。     

微通道内气液两相Taylor流数值模拟

本文采用FLUENT软件对T型微通道内气液两相Taylor流进行模拟,得到了各物理参数对Taylor流的影响规律。在此基础上,采用最小二乘法进行拟合,得到了可以更准确预测T型通道内气液两相Taylor流气泡和液柱长度的经验关联式。     

弯曲正方形截面微通道内气液两相流流型研究

以空气-水为工质,在不同曲率比下利用高速摄影仪对正方形截面为0.8mm×0.8mm的弯曲微通道进行了气液两相流流动特性实验研究,获得了典型流型毛细泡状流、弹状流、间歇流和环状流,发现了非典型毛细泡状流和少见的波状分层流,并将实验结果与相关文献进行对比,为合理设计微型换热器和微化工混合器的气液流动分布结构、保证微通道内优异的传热传质特性提供理论指导和技术支撑。     

微通道内液-液两相流研究进展

从流型、传质和应用3个方面,介绍了近年来微通道内液-液两相流的研究进展。液-液两相流型研究内容主要有两部分,即流型的观察、流型谱图的绘制以及考察多种因素对流型的影响,但是具有普适性的流型谱图和流型转变线仍未提出。液-液两相传质研究方法包括实验研究和数值模拟两种,主要研究在液滴流、弹状流和平行流3种稳定流型下的传质过程;且相对于定性研究,定量的传质研究较少。对于微通道内液-液两相流应用研究,主要体现在萃取、材料合成、生物结晶等方面。此外,对今后微通道内液-液两相的流型、传质和应用研究进行了展望,指出需从实验与模拟计算相结合以及拓展微通道内液-液两相流的应用研究两个方面进行深入研究,推进其工业化进程。     

微通道内气液两相流行为研究进展

综述了微通道内的气液两相流行为及传质特性。在微通道内流型一般分为泡状流、弹状流、环状流和弹状-环状流,没有分层流。气液传质效率比常规尺度中的提高了2～3个数量级。讨论了气泡对气液两相流的影响及其生成、生长和聚并规律。介绍了微通道内气液两相流的计算机模拟结果。从实验、理论和数值模拟3个方面对微通道内气液两相流的研究和应用前景进行了展望。     

微通道反应器内气液二相流压降的研究

以氮气和去离子水为研究体系,采用混合均质模型,在内径分别为900μm和500μm的圆形微通道中针对微通道反应器内气液二相流的压降进行研究。分析了黏度、气液表观速度等因素对微通道反应器中气液二相摩擦压降的影响。结果表明:均相流模型与分相流模型在微通道反应器内适用性均有限;采用Mc Adams黏度公式对微通道内的压降进行理论计算,其结果与实际测量所得压降值吻合良好;微通道反应器中的气液二相摩擦压降随气液二相表观速度的增大而增大;将实验结果与分相流模型的预测值进行比较,分相流模型中Lockhart-Martinelli关系式不能很好地预测微通道中气液二相流的摩擦压降。     

蛇形微通道气液两相流动特性

以空气、去离子水为实验工质,在θ=50°的Y型混合器内充分混合,利用高速摄像仪对当量直径177.8 μm的小曲率蛇形微通道进行可视化实验,对比了两种气液混合方式(上气下液型、上液下气型)下的流动特性。实验发现的主要流型有弹状流、波状分层流、弥散流等,对此分别研究了气弹的形状和长度、液膜厚度以及气流携带液滴的份额,并提出新的预测液滴含量的关联式。此外,针对这两种不同的混合方式,在弯道处发现圆弧可以诱导产生弹状流,二者均经历拉伸和断裂过程,区别在于后者在拉伸之前,先要进行膨胀。不同的气液混合方式对各相的流动会产生一定的影响,两相流体在通道壁面附近以及弯道处的分布也有所区别。     

环形狭缝通道内气液两相环状流流动特性

建立了环形狭缝通道内气液两相环状流的理论模型 ,该模型计及环状流气芯流动的可压缩性、气液两相间的相滑移、气相对液滴的夹带作用等因素 .考察了两相流质量流量和干度对压降、液滴速度相对变化和狭缝喉部气芯通流面积的影响 .用建立的理论模型对空气 -水两相环状流通过环形狭缝的两相压降进行预测 ,预测值和试验值吻合良好     

冲击型T形管处气液两相流分流特性研究进展

气液两相流流经T形管时,两相流流量通常在支管中分布不均,严重影响下游设备的运行效率和运行安全。截至目前,国内外学者对分支型T形管进行了大量研究,但是很少有人关注冲击型T形管处的分流特性。本文从实验、模型和理论等角度进行分析,详细回顾了冲击型T形管处两相流分流存在的问题,并展望了未来的研究方向。本文描述了不同角度的冲击型T形管以及水平冲击型T形管后连接不同角度的分支管路等实验,概述了以流线划分方法为基础的现象学模型和以管路压降为基础的机理模型,总结了分支管路的方向、T形管入口处气液两相流型、T形管下游管路对称性、T形管下游立管中两相流的流动状态以及下游管路中压降等重要因素对气液两相流分流特性的影响,阐明了未来的研究方向。提出下一步的研究工作可以从改进气液两相流分流模型以提高预测精度、将下游分支管路中的流动状态与动量平衡理论相结合来研究T形管处两相流分流等方面开展。     

新型复合T型管对液液二相流的分离

T型管分离器是一类新型的二相流分离器,具有集约、连续、简单、经济、安全以及安装、更新、维护方便等优点,缺点是简单T型管作为分离器在分离二相流时的分离效率往往不高,只能起到部分分离的作用。新型复合T型管是对简单T型管的一种改进,以期能提高二相流的分离效率。以煤油和水为液液二相工作介质,用主管水平,侧支管垂直向上的简单T型管和复合T型管作为二相流分离器,在分层流和有混合界面的分层流的二相流型条件下,进行二相流的相分离实验。实验结果表明:2种流型下复合T型管对二相流的分离效果都比简单T型管好,增加复合T型管的连接管数,能进一步提高分离效率;在分层流时连接管数为5管及以上的复合T就能将液液二相完全分离;入口流型中二相的混合程度越高,最高分离效率越低;水相体积分数对分离效率的影响与流型相关。复合T型管分离液液二相流技术具有很好的工业应用前景。     

泡沫金属亲疏水性对T型小通道气液两相流相分离特性影响研究

小通道填充泡沫金属成为近几年强化换热方向的研究热点。以空气和水为工作介质,将PPI为10和20的泡沫金属分别填充到截面为2.5 mm×2.5 mm的T型小通道内,改变泡沫金属的亲疏水性,分别研究弹状流和环状流下气液两相表观流速及亲疏水性对相分离的影响机制。比较亲水、疏水处理及未处理这三种泡沫金属的分离特性发现：无论是弹状流还是环状流,分离效果最好的是亲水处理后的泡沫金属,其次是未经处理的泡沫金属,而进行疏水处理后的分离效果最差,填充泡沫金属的T型通道相分离效果要明显好于未填充的通道。对于亲疏水处理过的T型通道,无论是弹状流还是环状流,T型小通道内侧支管气相采出分率占优,液相采出分率随着液体表观速度的增加而降低,但气相表观速度对液相采出分率影响很小。而泡沫金属PPI的减小会降低气相采出分率,使分配效果更加趋近于均匀分布线。     

基于临界分流理论的气液两相流均匀分配器

提出了一种新型气液两相流分配器,主要由旋流叶片、整流器、分流喷嘴以及分配腔室组成。通过采用“流型调整”与“临界分流”控制相分离。为研究不同分流比下的分配特征,设计了2喷嘴和4喷嘴两种分配结构。建立了气液两相流数值模型,模拟了气液两相流在分配器内流动特性。在气液两相流实验环道上进行了测试,气相折算速度范围为5.0～25.0 m·s^-1,液相折算速度范围为0.012～0.14 m·s^-1,实验中出现的流型包括波浪流、段塞流以及环状流。结果表明,在临界分流条件下,气液相分流系数主要取决于与侧支管相连通的分流喷嘴数目与总喷嘴数目的比值,不受流型、气液流速等参数波动的影响。对于2喷嘴分配器分流系数接近理论值0.5,对于4喷嘴气液分流系数约为0.25。     

二相绕流流动特性的相关性和复杂性分析

从相关性和复杂性二方面对气液二相绕流管束的流型进行研究,分析了二相绕流流动特性.首先利用高速摄影仪采集2种节距比管束的不同流型图像,然后对图像处理提取气液二相流流型图像的复杂性测度(互相关系数,分形盒维数,Shannon信息熵),在此基础上研究了3种复杂性测度随气相折算速度变化的动力学特性和表征气液二相流流型的能力.实...     

新型洗涤冷却室内气液两相的分布特性

采用双头电导探针法对新型洗涤冷却室环隙鼓泡床内气液两相的局部气含率、气泡直径等分布规律进行了实验研究,并用Fluent商业软件对床层内气含率分布进行了模拟计算,模拟结果与实验结果吻合较好。研究结果表明：新型洗涤冷却室内部构件对环隙鼓泡床内气液两相的分布特性影响显著,气相分布更加均匀,液面波动更趋平稳,有效地减少了气体带水问题,相比国外技术具有更好的操作弹性。     

复合T形管对气液两相流的分离

在诸如天然气、化工、冶金、电力等许多工业过程中广泛存在气液两相流,传统上采用分离罐或旋风分离器等分离两相流,不仅设备成本高、易泄漏,而且维护保养和更新都不方便。T形管分离器具有结构简单、集约、经济、安全、维修更新方便等优点,但缺点是简单T形管的分离效率较低,新型复合T形管是对简单T形管的一种改进,期望能提高两相的分离效率。以空气一水为两相流工作介质,用主管水平侧支管垂直向上的简单T形管和复合T形管作为两相流动的分离器,在层状流和塞状流条件下进行两相流分离实验。结果表明,无论在层状流还是在塞状流条件下,复合T形管气液两相的分离效率都比简单T形管有了显著的提高,增加复合T形管的连接管数,能进一步提高分离效率,一般在层状流时连接管数为5管以上的复合T能完全分离气液两相;而流型进入混合程度较高的塞状流时,采用连接管为5管以上的复合T也能完全分离气液两相流;相同流型下,增加气体或液体的流速,对复合T形管分离效果不利,最大分离效率下降。     

微反应器结构对气液二相分布规律的影响

采用高速摄像仪对3种结构的微反应器内气液二相流型、流动分布及空隙率进行了研究。微反应器采用内置分布实现气液二相分布,3个内置分布器分布角度依次为60°,90°,120°。采用各支通道内气泡长度、气泡速度的相对偏差,相对标准偏差值体现气液二相分布的不均匀程度,考察了分布器结构对各支通道内空隙率的影响。结果表明:随内置分布器分布角度的增大,在实验范围内,各支通道气泡长度分布均匀程度减小,气泡运动速度分布均匀程度增大。各支通道空隙率变化与内置分布器分布角度及支通道与主通道的相对位置有关。     

气泡羽流气液两相流动特性的研究进展

气泡羽流是一种复杂的气液两相流,广泛应用于废水处理、石油加工、环保等工业领域。气泡羽流的流动特性对气液两相间质量、动量传递及工业应用至关重要。本工作总结了理论与实验研究等方面气泡羽流流动特性的研究进展。详细讨论了气泡羽流气液两相流体水力学特性、羽流运动行为的影响因素。根据气含率、气泡直径等水力学参数的预测模型和经验公式,归纳了不同液相物性和结构参数下羽流模型的适用范围,揭示了流动对传质的作用。总结了分层流体中气泡羽流流型变化规律、羽流去分层效果以及引起流型变化的影响因素。阐释了横向流动环境下羽流的偏移行为呈线性变化,该变化与横向流速及表观气速等因素有关。最后讨论了气泡羽流气液两相流动特性研究手段和理论方法的局限性,展望了气泡羽流运动规律多尺度研究的方向。     

并联管路气液两相流量均布特性数值模拟研究

为了确保大型液化天然气(LNG)板翅式换热器冷箱并联管路流量均布性,基于计算流体力学(CFD)方法,根据实际板翅式换热器冷箱并联管路的形式,简化并建立了并联管路物理模型,模拟研究了气液两相流的流量均布特性。研究结果表明:当气液两相流速固定时,增加两相的体积含气率会先降低后提高流量分配的均匀性;当两相的体积含气率固定时,流量分配均匀性随流速的增加而变好。不同管路布置方式对并联管路流量分配影响不同。为提高并联管路流量的均布性,当管道水平布置时,优先考虑水平上进下出式;当管道垂直布置时,优先考虑垂直向下流入式。上述研究成果将为大型LNG板翅式换热器冷箱并联管路运行参数和布置方法的设计提供重要的理论依据。