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实验三气液两相流实验气液两相流是近几十年发展起来的一门新学科，在热能、动力、化工、核能、制冷、石油、冶金、航空航天、气力输送、液力输送、叶轮机械、生物技术、电子设备冷却等领域均有重要应用，已经成为研制、设计和运转这些重要工业关键设备的必备理论知识。
通过气液两相流的实验研究，是掌握气液两相流规律的基本方法。
本实验指导书根据目前已有的科研成果和国内外有关的成就，结合热能工程专业特点，针对大型电站锅炉中的水动力问题，制定如下实验内容：①垂直上升管中气液两相流的流型和管内气液两相流的压力降；②倾斜管中气液两相流的流型和管内气液两相流的压力降；③气液两相流流经孔板的流型；④气液两相流流经文丘里管的流型；⑤水平集箱和垂直并联管的管道系统通过以上实验内容，希望能达到下列目的：①了解大型电站锅炉中的水动力特性和两相流基本现象；②能够从基本原理与动手实践的角度切实训练学生进行实验的基本能力，使学生知其然、也知其所以然；③使学生从实验设计、仪器选型、实验操作、数据提取与分析处理等各个环节能够训练出真正的实验技能，能够完成合格的实验报告。
实验1 垂直上升管中气液两相流特性实验一、实验目的：1. 在大型电站锅炉中垂直布置的锅炉水冷壁管被广泛应用，本实验将模拟其两相流现象和水动力特性；2. 通过观察垂直上升管中气液两相流的流型,进一步加深了解垂直上升管中气液两相流型的特点；3. 对垂直上升管中气液两相流的压力降有比较直观的认识，并掌握垂直上升管中气液两相流的压力降的计算方法；二、实验仪器：仪器名称型号参数范围磁力泵50CQ-50 130L/min空气压缩机V-1.2/10 1.2m3/min电磁流量计MF/E2004011100EH11 282.6 L/min涡轮气体流量计CP 32700-10 1-5L/min涡轮气体流量计CP 32700-16 5-50 L/min涡轮气体流量计CP 32700-22 50-500 L/min差压变送器1151DP4E22B3 10KPa差压变送器1151DP5E22B3 100KPa压力变送器1151GP6E22B3 300KPa三、实验原理图：11164445231298101371381 水箱2 空气压缩机3 磁力泵4 涡轮流量计 5电磁流量计 6 气液混合器7 减压阀 8 调节阀 9截止阀 10球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器四、实验任务：1.观察垂直上升管中气液两相流的流型：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将垂直上升管实验段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min涡轮流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使涡轮气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。
气液两相流流型实验报告实验名称：气液两相流流型实验目的：1. 熟悉台架,掌握流量测量仪表的使用；2. 掌握常见两相流流型的划分方法及相关规律，观察水平管中不同流型的特点；3. 根据各工况点实验数据绘制两相流流型图，并与典型流型图做比较。
实验任务：实验测量数据：,,,.(1) 测取不同情况下气相，液相流量；记录P P t tw气减室(2) 判别流型要求：(1) 实验数据汇总表；(2) 绘制αβ-曲线(3) 根据实验数据用Weisman图判别流型实验原理1、水平管道中气液两相流流型的划分及各流型特征在水平管道中的气液两相流，由于重力影响使流型结构呈现不对称性，因而水平管中的流型特征变得较为复杂。
Oshinowo流型划分原理使流型变得相对简单，根据Oshinowo的划分原则，一般把水平管道中的流型划分为六种，泡状流、塞状流、层状流、波状流、弹状流、环状流。
（1）泡状流在泡状流中，气相是以分离的气泡散布在连续的液相内，气泡趋向于沿管道上半部流动，这种流型在含气率低时出现。
（2）塞状流在塞状流中，小气泡结合大气泡，如栓塞状，分布在连续的液相内，大气泡也是趋向于沿管道上部流动，并且在大气泡之间还存在一些小气泡。
（3）层状流在层状流中，两个相的波动被一层较光滑的分界面隔开，由于重力和密度不同，气相在上部液相在下部分开流动。
层状流只有在气相和液相的速度都很低时才出现。
（4）波状流当气流速度增大时，在气、液分界面上掀起了扰动的波浪，分界面由于受到沿流动方向的波浪作用而变得波动不止。
（5）弹状流当气体流速更高时，分界面处的波浪被激起与管道上部管壁接触，并形成以高速沿管道向前推进的弹状块。
（6）环状流当气体流速进一步增高时，就形成气核和环绕管周的一层液膜，液膜不一定连续均匀的环绕整个管周，管子的下部液膜较厚，在气芯中也夹带有液滴。
图1水平不加热管中的流动型式表1水平绝热管中的流型变化增加液相流量增加气相流量ST+R ST+R ST+IW S PB ST+RW ST+IW S BTS+A PF ST+RW+D ST+LRW+D ST+BTS A+RW F+D ST+RW+D ST+LRW+D A+DA+D F+D F+DD A+RW A+RWA+D A+DA表示环状流（annular）；B表示气泡（bubble）；BTS表示中空气弹（blow through slug）；D表示液滴（droplet）；F表示液膜（film）；IW表示平缓波（inertial wave）；LRW表示大翻卷波（large roll wave）；PB表示气栓加气泡（plug＆bubble）；PF 表示气栓加泡沫（plug＆froth）；R表示涟漪波（ripple）；RW表示翻卷波（roll wave）；S表示气弹（slug）；ST表示层状流（stratified）。
关于气液两相流流型及其判别的若干问题论文导读：气液两相流的宏观运动规律以及它与其他运动形态之间的相互作用是两相流体力学的主要研究内容之一。
两相流流型是两相流的结构形式，对于流型形成机制及其特点的认识，是两相流的机理及其规律研究的重要组成方面，同时也直接关系到对两相流学科中其他问题的分析研究。
在气液两相流流动过程中，由于气、液两相均可变形，两相界面不断变化，从而两相介质的分布状态也不断改变，流型极为复杂。
流型图是用于流型识别及流型转换判断的重要工具之一。
关键词：气液，两相流，流型，流型图0.引言气液两相流的宏观运动规律以及它与其他运动形态之间的相互作用是两相流体力学的主要研究内容之一。
两相流流型是两相流的结构形式，对于流型形成机制及其特点的认识，是两相流的机理及其规律研究的重要组成方面，同时也直接关系到对两相流学科中其他问题的分析研究。
1.气液两相流流型的分类目前，研究和应用中涉及的气液两相流大多数是管内流动，因此下面的讨论主要针对气液两相管流进行。
在气液两相流流动过程中，由于气、液两相均可变形，两相界面不断变化，从而两相介质的分布状态也不断改变，流型极为复杂。
同时，流型还与管道尺寸、管截面形状、管道角度、管道加热状态、所处的重力场、介质的表面张力、壁面及相界面间的剪切应力等因素有密切关系。
不同的研究者，从不同角度对流型进行研究时，会给出流型的不同定义和划分。
从实际应用的简明性考虑，目前常采用的流型划分，如表1所示。
表1几种常见管道条件下的流型划分管道条件流型划分水平绝热管气泡流弹状流层状流塞状流波状流环状流垂直上升绝热管气泡流弹状流搅拌流环状流液丝环状流垂直下降绝热管气泡流弹状流环状流乳沫状流搅拌流弥散环状流倾斜上升绝热管弥散泡状流气泡流波状流弹状流环状流由于流动条件变化的多样性以及研究角度的多样性，基于流动结构形态学上的流型划分方法有几个问题：1.1流型定义的模糊性目前对于各种流型的定义只是建立于主观观察的结果上的，这样不可避免引入观察者主观因素的干扰。
气液两相流流型实验报告实验名称：气液两相流流型实验目的：1. 熟悉台架,掌握流量测量仪表的使用；2. 掌握常见两相流流型的划分方法及相关规律，观察水平管中不同流型的特点；3. 根据各工况点实验数据绘制两相流流型图，并与典型流型图做比较。
实验任务：实验测量数据：,,,.(1) 测取不同情况下气相，液相流量；记录P P t tw气减室(2) 判别流型要求：(1) 实验数据汇总表；(2) 绘制αβ-曲线(3) 根据实验数据用Weisman图判别流型实验原理1、水平管道中气液两相流流型的划分及各流型特征在水平管道中的气液两相流，由于重力影响使流型结构呈现不对称性，因而水平管中的流型特征变得较为复杂。
Oshinowo流型划分原理使流型变得相对简单，根据Oshinowo的划分原则，一般把水平管道中的流型划分为六种，泡状流、塞状流、层状流、波状流、弹状流、环状流。
（1）泡状流在泡状流中，气相是以分离的气泡散布在连续的液相内，气泡趋向于沿管道上半部流动，这种流型在含气率低时出现。
（2）塞状流在塞状流中，小气泡结合大气泡，如栓塞状，分布在连续的液相内，大气泡也是趋向于沿管道上部流动，并且在大气泡之间还存在一些小气泡。
（3）层状流在层状流中，两个相的波动被一层较光滑的分界面隔开，由于重力和密度不同，气相在上部液相在下部分开流动。
层状流只有在气相和液相的速度都很低时才出现。
（4）波状流当气流速度增大时，在气、液分界面上掀起了扰动的波浪，分界面由于受到沿流动方向的波浪作用而变得波动不止。
（5）弹状流当气体流速更高时，分界面处的波浪被激起与管道上部管壁接触，并形成以高速沿管道向前推进的弹状块。
（6）环状流当气体流速进一步增高时，就形成气核和环绕管周的一层液膜，液膜不一定连续均匀的环绕整个管周，管子的下部液膜较厚，在气芯中也夹带有液滴。
图1水平不加热管中的流动型式表1水平绝热管中的流型变化增加液相流量增加气相流量ST+R ST+R ST+IW S PB ST+RW ST+IW S BTS+A PF ST+RW+D ST+LRW+D ST+BTS A+RW F+D ST+RW+D ST+LRW+D A+DA+D F+D F+DD A+RW A+RWA+D A+DA表示环状流（annular）；B表示气泡（bubble）；BTS表示中空气弹（blow through slug）；D表示液滴（droplet）；F表示液膜（film）；IW表示平缓波（inertial wave）；LRW表示大翻卷波（large roll wave）；PB表示气栓加气泡（plug＆bubble）；PF 表示气栓加泡沫（plug＆froth）；R表示涟漪波（ripple）；RW表示翻卷波（roll wave）；S表示气弹（slug）；ST表示层状流（stratified）。
简述气液两相的流型气液两相是指在一定条件下，气体和液体同时存在的状态。
在自然界和工业生产中，气液两相的流动现象非常常见。
气液两相的流型有很多种类，下面将逐一进行简述。
1. 气泡流气泡流是指气体以气泡形式存在于液体中的流动状态。
在气泡流中，气泡可以是均匀分布在液体中，也可以是聚集在某一区域。
气泡流常见于气体从底部注入液体中的情况，例如水中的氧气泡。
2. 泡沫流泡沫流是指气体以大量细小气泡形式存在于液体中的流动状态。
泡沫流与气泡流不同之处在于，泡沫流中的气泡通常比较细小且密集。
泡沫流常见于泡沫浴、洗衣机中的泡沫产生等情况。
3. 液滴流液滴流是指液体以液滴形式存在于气体中的流动状态。
在液滴流中，液滴可以是均匀分布在气体中，也可以是聚集在某一区域。
液滴流常见于雾、雨滴等自然现象，也常见于喷雾器、喷泉等工业设备中。
4. 喷射流喷射流是指气体和液体以高速喷射形式同时存在的流动状态。
在喷射流中，气体和液体经过喷嘴或喷头高速喷出，并在空气中形成一定的喷射形状和范围。
喷射流常见于火焰喷射器、喷泉、喷雾器等设备中。
5. 瀑布流瀑布流是指液体以大量细小水滴形式自由落体的流动状态。
在瀑布流中，液体从高处向下流动，形成连续的水滴落下。
瀑布流通常在自然界中的瀑布中观察到，也可人为生成，例如喷泉。
6. 雾流雾流是指液体以非常细小的水滴形式悬浮在气体中的流动状态。
在雾流中，水滴很小且密集，几乎形成了一片白色的雾状。
雾流常见于大气中的云雾、雾霾等现象，也可由喷雾器等设备产生。
7. 雾化流雾化流是指液体以非常细小的水滴形式悬浮在气体中的流动状态。
与雾流不同之处在于，雾化流中的水滴更加细小且均匀分布。
雾化流常见于喷雾器、雾化器等设备中。
8. 混合流混合流是指气体和液体以不同形式混合存在的流动状态。
在混合流中，气体和液体可以以气泡、液滴、雾滴等形式混合在一起。
混合流常见于气体和液体接触混合的过程中。
以上是气液两相流型的简述。
气液两相流动现象的研究对于理解和应用于自然界和工业生产中的一系列过程具有重要意义。
第三章 垂直气液两相管流压力梯度计算模型及方法垂直气液两相管流压力梯度计算模型及方法•3.13.1流动模型流动模型•3.23.2压力分布计算方法压力分布计算方法•3.33.3垂直气液两相管流压力梯度计算模型及垂直气液两相管流压力梯度计算模型及方法•3.43.4水平或倾斜管中气液两相流动计算模型水平或倾斜管中气液两相流动计算模型及方法•3.53.5水平管中气体和非牛顿液体的两相流动水平管中气体和非牛顿液体的两相流动主要内容第一节流动型态流动型态的划分方法：两类第一类划分方法：根据两相介质分布的外形划分泡状流、弹状流或团状流、（层状流、波状流）、段塞流或冲击流、环状流、雾状流第二类划分方法：按流动的数学模型或流体的分散程度划分分散流、间歇流、分离流分散流、间歇流、分离流2010-3-263垂直气液两相流流型水平气液两相流流型两种分类方法比较第一类划分方法较为直观第二类划分方法便于进行数学处理第一类划分方法•泡状流•弹状流或团状流•层状流•波状流•段塞流或冲击流•环状流•雾状流第二类划分方法•分散流•间歇流•分离流•分离流•间歇流•分离流•分散流两类划分结果的对应关系2010-3-264垂直环空两相流型第二节 压力分布计算方法第二节•由于多相管流中每相流体影响流动的物理参数（密度、粘度等）及混合物密度和流速都随压力和温度而变，沿程压力梯度并不是常数。
因此，多相管流压降需要分段计算，并要预先求得相应段的流体性质参数。
然而，这些参数又是压力和温度的函数，压力却又是计算中需要求得的未知数。
所以，多相管流通常采用迭代法进行计算。
一、常用两相流压降计算方法•早期均匀流方法（总摩阻系数法）1952 Poettmann 1952 Poettmann——Carpenter 80 80’’s 陈家琅 λ'~(N Re )2•经验相关式1963 Duns--Ros 无因次化处理 N vL 、Nvg 、N D 、N L 1965 Hagedorm--Brow 现场实验 1967 Orkiiszewski 流型组合 1973 Beggs--Brill 倾斜管实验1985 Mukherijee--Brill 改进实验条件•现代机理模型SPE20630等考虑具体流型的物理现象第二节第二节压力分布计算方法段塞流示意图环状流示意图2010-3-2682010-3-26当 单相液流， H L 、ρm 、f m 随两相流流型变化b P P ≥二、两相管流压降计算根据地面条件应用关系式计算井底流压1 输入数据油管数据：管长L 、管径D 、井斜角θ、粗糙度e 油气井产量：油气水日产量Q O 、Q SC 、Q W或Q L 、f w 、GOR P (GLR P ) QQ W = f w Q L Q O = Q L - Q wQ SC = GOR P Q O 或 Q SC = GLR P Q L 边界条件：井口压力P wh 、井口温度T wh 、地温梯度g t 考虑井温线性分布 T(Z)=T wh +g t Z 油气水相对密度γo 、γg、γw第二节第二节压力分布计算方法2 输入数据单位处理常用单位 统一单位Q —m 3/d q —m 3/s μ—Pa.s P —MPap —Pa V Pa V——m/s D —mm d mm d——m T m T——℃ T T——K 第二节第二节压力分布计算方法3 输入流体物性资料气：拟临界压力、温度 Pc ， Tc偏差系数 Zg(Pr, Tr)粘度μg油：μo ， 溶解油气比 Rs体积系数 Bo ， 油气界面张力σo水：μw ，σw ，B w第二节第二节压力分布计算方法),(223004hk p h z F k ++=第二节第二节压力分布计算方法龙格库塔数值解法•压力梯度函数F(Z，P)计算步骤(1) Z处流动温度 T(Z)=T0+g t Z(2) 计算T、P条件下的有关物性(3) 气液体积流量 q g，q L(4) 气液表观流速V sg、V sL和V m(5) 计算λL、μL、ρns、μns(6) 无因次量N Rens、N L、N gV、N LV、N gvsM(7) 计算H L、ρm(8) 判别流型，计算f m(9) 计算F(Z，P)•2、迭代计算第二节第二节压力分布计算方法误差又能提高计算速度。
气液两相流流型识别理论的研究进展摘要：介绍了气液两相流的识别理论，探讨了气液两相流流型的划分方法。
叙述了两相流流型软测量方法，并重点介绍了图像处理识别、在线流型技术识别、神经网络、基于压差波动理论、混沌理论等识别流型的新方法。
关键词：气液两相流；流型识别0 引言相的概念通常是指某一系统中具有相同成分及相同物理、化学性质的均匀物质成分，各相之间有明显可分的界面。
从宏观的角度出发，可以把自然界的物质分为三种，即:气相、液相和固相。
单相物质的流动称为单相流，如气体流或液体流。
所谓两相流(Two-Phase Flow)或多相流(Multiphase Flow)是指同时存在两种或多种不同相的物质的流动。
近年来随着国内外石油和天然气工业的发展，迫切需要开发出精度较高的油气水三相流量在线测量仪，以便掌握各个油井的生产动态。
然而，多年来尽管在这方面进行了大量的研究工作，取得了一些进展，但是仍然没有彻底清晰地认识和了解油气水三相混合物的流动型态。
在现今的多相流检测技术领域中，流型的识别问题变得越来越重要。
1 两相流流型由于存在一个形状和分布在时间和空间里是随机可变的相界面，而相间实际上又存在一个不可忽略的相对速度，致使流经管道的分相流量比和分相所占的管截面比并不相等。
这就导致了两相流动结构多种多样，流型十分复杂。
流型是影响两相流压力损失和传热特性的重要因素。
两相流各种参数的准确测量也往往依赖于对流型的了解。
因此为了对两相流的特征参数进行测量，必须了解它们的流型。
1.1垂直上升管中气液两相流流型（1）、泡状流（Bubbly Flow）：气泡以不同尺寸的小气泡形式随机离散分布在流动的液体中。
显然，此时气体为离散相，而液体为连续相。
随着气速的增加，气泡尺寸会不断增大。
（2）、段塞流（Slug Flow）：在气泡流动中当气泡的浓度增高时，气泡聚合为直径接近于管内径的塞状或炮弹状气泡，气泡前端部分呈现为抛物线形状。
在这些塞状气泡之间可带有小气泡的液团。
