蛇形微通道戟形弹状流空隙率的测定与关联.pdf

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1、第44卷第6期2016年6月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)V01．44No．6Jun．2016蛇形微通道戟形弹状流空隙率的测定与关联周云龙，孙振国(东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012)摘要：以空气、去离子水为气液二相工质，采用90。Y型汇流方式，在矩形截面为800邮1×100ltm的蛇形通道内利用高速摄影系统采集到一种特殊的流型——戟形弹状流，该流型与常规弹状流形状差异较大，其气戟头部呈流线型，尾部与流动方向以一定的角度倾斜。通过图像法对该流型下的空隙

2、率进行了测定，对4种典型的空隙率模型(22个关联式)进行了评估，发现非线性模型、漂移流模型对空隙率的预测较好，而线性模型以及滑速比模型相对较差。关键词：蛇形微通道；气戟；空隙率；容积含气率；模型中图分类号：TK121文献标识码：A文章编号：1005-9954(2016)06-0056-07DOI：10．3969／j．issn．1005-9954。2016。06。013Measurementandcorrelationofvoidageforhastateslugflowinserpentinemic

3、rochannelZHOUYun-long，SUNZhen-guo(EnergyandPowerEngineeringCollege，NortheastDianliUniversity，Jilin132012，JilinProvince，China)Abstract：ThevisualizationexperimentWasperformedinserpentinemicrochannelswithY-junctionof900．Theairanddeionizedwaterwereusedaswo

4、rkingfluidsinthechannelswiththerectangularsectionof800斗m×100“m．Bychangingthegasandliquidflowrates，aspecialpatterni．e。halberd—shapedslugflow，whichwasquitedifferentfromconventionalslugflow．Wasobserved．Thenoseofgashalberdswasstreamlinedandthetailinclineda

5、tananglewiththedirectionofflow．ThevoidfractionofthisflowpatternWasmeasuredbyimagesmethods．Andthen，fourkindsoftypicalvoidagemodelsand22correlationswereverifiedandevaluated．Theresultsshowthatthenonlinearanddriftmodelscanpredictvoidfractionwellatacertaine

6、xtent，whilethelinearandslipratiomodelsarerelativelypoor．Keywords：serpentinemicrochannels；gashalberd；voidfraction；volumetricquality；model鉴于微换热技术的重要意义以及紧凑型换热器的发展需求，近年来有关蛇形微通道内的流动现象以及流动特性的研究得到了广泛的关注。作为二相流动的重要参数之一，空隙率大小直接关系到相的接触面积，从而对设备的安全效率带来极大影响。目前，测量空隙率

7、的主要方法有：快速关闭阀门法⋯、电导探针法嵋J、光纤探针法【3』，但这些方法或多或少都会对流场产生一定的干扰，而且不能实时反映空隙率的大小。目前，不同学者观测到的流型有着巨大的差异。Serizawa等H1在直径100斗m的圆形管道内进行空气、水二相流实验，结果发现有歪斜肉串流、起泡环状流以及小溪环状流等流型。Yao等”1以PMMA为材质，对Y型单通道内泰勒流的产生进行了详细的研究，发现气弹形状与韦伯数有关。本文在本次蛇形微通道二相流实验中就采集到一种特殊的流型一戟形弹状流，该流型形状与以往文献中所报

8、道的截然不同，现有空隙率的预测大多是基于直微通道，然而对蛇形通道是否仍然适用，有待于进一步探讨。l实验装置介绍1．1微通道结构本实验所用微通道材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)．玻璃，首先采用软光刻工艺在PDMS上加工凹槽，然后与玻璃通过等离子反应键合成一体，Y型混合器夹角900，进口段长度均为10mm，直管段收稿日期：2015-08-29作者简介：周云龙(1960一)，男，教授，博士生导师，主要从事多相流及传热方面的研究，E-mail：ylzhou@mail．nedu