水平蛇形管内流动阻力特性实验研究

论文摘要

蛇形管作为蒸发换热器广泛的应用于实际工程中。与直管相比,蛇形管在增强工质换热的同时,流动阻力也明显增大。不管是单相流还是两相流,流体流经弯头时都会产生复杂的扰动。研究蛇形管内工质的流动阻力特性,认识其流动特征和规律,对实际的工程应用具有重要的指导意义。本文设计并搭建了乏风瓦斯取热实验台。实验系统主要包括：汽水循环系统、烟风加热系统和数据采集系统。汽水循环系统包括过冷水、过热蒸汽和汽液两相流三个循环回路,能够研究不同状态下的水在流经水平蛇形管时的流动阻力特性；烟风加热系统包括燃烧器、炉体和烟风测量系统；数据采集系统包括DEWE数字采集系统、流量计以及各种传感器,可以精确的采集到实验过程中各个工况下工质流动时的流量、压差、温度和压力等所需要的参数信号。实验结果表明,蛇形管内单相工质水的流动阻力要远远大于直管,并且这种趋势分别随着流量的增加和温度的升高而逐渐增大；两相流的流动阻力由于流型的影响并不随两相总量的增加单调增大,实验过程中蛇形管入口处出现三种流流型：波状分层流、气弹流和环状流；通过分析实验数据分别拟合出了过冷水、过热蒸汽和两相流不同流型等各工况下的流动阻力系数计算式,其计算值与实验值吻合良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 主要符号
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 直管压降研究现状
• 1.3 螺旋管压降研究现状
• 1.4 蛇型管压降研究现状
• 1.5 课题主要研究内容
• 第二章 流体流型与压降计算
• 2.1 单相流阻力
• 2.1.1 单相流流态
• 2.1.2 单相水摩擦压降
• 2.2 两相流基本参数
• 2.2.1 质量流速、真实流速和折算流速
• 2.2.2 含气率
• 2.3 两相流模型
• 2.3.1 分相流模型
• 2.3.2 均相流模型
• 2.3.3 两相流加速压降计算
• 2.4 两相流流型
• 2.4.1 水平管两相流流型
• 2.4.2 垂直管两相流流型
• 2.4.3 U型管两相流流型
• 2.4.4 流型测量方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 实验装置及设备
• 3.1 实验工况
• 3.1.1 过冷水工况
• 3.1.2 两相流工况
• 3.1.3 过热蒸汽工况
• 3.2 实验段
• 3.3 烟风加热系统
• 3.4 软化水系统
• 3.5 实验信号与实验设备
• 3.5.1 实验信号的选择
• 3.5.2 阻力差压计
• 3.5.3 压力采集和温度采集
• 3.5.4 水流量计和蒸汽流量计
• 3.5.5 WSM-D湿蒸汽两相流量计
• 3.5.6 数据采集系统
• 3.6 本章小结
• 第四章 实验结果及分析
• 4.1 单相水流动阻力实验结果及分析
• 4.1.1 单相水实验数据处理
• 4.1.2 蛇形管单相水阻力系数公式拟合
• 4.2 过热蒸汽流动阻力实验结果及分析
• 4.2.1 过热蒸汽实验数据处理
• 4.2.2 过热蒸汽阻力系数计算公式拟合
• 4.3 两相流流动阻力实验结果及分析
• 4.3.1 两相流流型的判别
• 4.3.2 两相流实验数据处理
• 4.3.3 两相流阻力蛇形管与直管段比较
• 4.3.4 两相流阻力系数的计算
• 4.3.5 两相流加速压降
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间公开发表论文及著作情况