T型微通道内两相流流型及相分离特性.pdfVIP

第28卷第4刿 化学反应_上程与工艺 、o『128．No4 2012年8 ChemicalReactionEngineeringandTechnology Aug．2012 文章编号：lOOl一763l(2012)04一O300___o6 T型微通道内两相流流型及相分离特性 周云龙 ，刘 博 ，刘 袖 ，尚 达 (1．东北电力大学能源与动力工程学院，吉林 吉林 132012； 2．吉林省电力有限公司电力科学研究院，吉林 长春 130000) 摘要t以氮 I水为工作流体． i矩形截而为100lam×800ttm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，得到丫流型 和流型转换界限。通过列比对弹状流、环状 流和分 流村{分离实验结果，证明在T型微通道内气液蹦丰H流干H分离特性受 卜游流型影响。 卜游流型为弹状流时， 气体优先从侧支符采}H；．I游流型为环状流时，液体优先从侧支管采 出；．1游流型为分 流时，气体只从其 ·一 条支管中采Ⅲ。当流型一定时，液11i采m分率随 入I_J液体速率增加而减小，而气体速率变化对液棚采}¨分率影 响 火。 关键词：T型微通道 气液两相流 流型 相分离 中田分类号：0359．1 文献标识码：A T型微通道作为一种特殊形式的微型管道，广泛‘应用于电子冷却、化工工艺、基凶工程等领域。随着 微型管道内两相流技术的发展，有关微型管道的两相流特性研究愈加受到重视。气液两相流经过T型三通 时，液体和气体会选择各 自的优先路径，两条支管 (侧支管 i直通支管)的 二『度会出现明显差异，这利-现 象被称为偏流现象或相分离。一方 ，T型管作为换热器分配元件，}}{现偏流现象，会使支管路中缺少液 体，导致传热恶化，严重影响下游设备的 常运行，甚 损毁设备； 一方1f“，可 以利用T型管的相分离 特性，实现气液两相流中气体和液体的初步分离 【I4】。 此，对 T型管相分离特性的研究十分重要。到开 前为止，管径大干5mm 的常规 T型管两相流相分离特性研究比较多。Hong等5【】对石油输送管网内的T 型 通进行了相分离实验研究；Ballyk等6【17】分别用蒸汽水系和 气水系对水平 T型 通的相分离特E·l-：与 压力损失进行了研究，而Hwang8【0在大量实验数据的綦础一卜建立了理论模型，这一模型后来被很多实验 所证实。H前，国内外对微通道内气液两柏流相分离特性的研究 多，只有Azzi等ll对管径为 lmm的T 型微通道内弹状流相分离进行了研究，并没有对其他流型相分离行为进行探讨。本实验利州高速摄影仪， 通过可视化手段对微米级T型微通道内气液两相流流型进行界定，绘制流型转换图，并对不同流型的相分 离特性进行分析对比，以期通过实验研究，分析流型对气液两柏流在T型管内分离的影响，为合理设计微 型换热器的气液流动分 结构，保证微通道内优 的传热传质特性提供理论指导和技术支撑。 l实验部分 1．1实验设备 所用的T型微通道如图 l所示。通道截而为矩形 (100岬 ×800lam)，气液两相进u段为 10mm，混 收稿日期l2012-08．04；修订日期；20l2-08．10 作者简介l阁云龙 (196O一)， ，博上，教授。E-mail：ylzhou@mail．nedu．edu．crl 第28卷第4期 周云龙等．T型微通道内两卡H流流型及卡H分离特性 30l 罔IT型微通道 网2实验装置原理 Fig．Isketchmapofmicro·z-junction Fig．2Schematicdiagram ofexperimentapparatus 合段为2Omm (¨门通道截面的当量直径为0．178mm，与混合段的长度距离很大，可以使气液两相混合均 匀)，主支管 侧支管为 lOmm。实验所用微通道注射泵由北京善德仕医疗科技有限公 生产，型