两相流体中汽泡积率的测量设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种两相流体中汽泡积率的测量设备及方法，该测量设备包括用于容纳流体介质的密闭的箱体、将所述流体介质进行加热以形成在所述流体介质液面上方的具有汽液两相的混合流体的加热装置、以及对所述混合流体中的汽泡体积占有率进行测量的计数测量装置，所述加热装置安装在所述箱体中，所述流体介质液面上方的所述箱体内空间形成供所述混合流体通过的流道，所述计数测量装置安装在所述流道外侧。本发明专利技术的测量设备和方法，实现在工程上运用，操作简单方便。

【技术实现步骤摘要】
两相流体中汽泡积率的测量设备及方法
本专利技术涉及强化传热
，尤其涉及一种两相流体中汽泡积率的测量设备及方法。
技术介绍
强化传热是一种新型的传热技术，它是利用电场、流场和温度场的相互作用来强化传热。在当前，沸腾传热技术已成为传热的前沿技术，而在电场、流场和温度场相互作用下，其强化传热的机理非常复杂，影响的因素很多，而其中电场分布是影响沸腾换热的一个非常重要的因素，而目前的理论研究工作尚停留在定性分析上，因此尚无法在工程上确定出最优的设计方案。在传热技术中，介质呈两相的传热，即称为潜热的传热，比传统的传热有非常大的优势，在工程上受到极大的重视，但是有关两相流体的特性在理论上还处在定性阶段。因此，要在工程上应用，还有许多问题需要解决；其中一个首要关键问题就是两相流体中，汽态、液态的体积占有率，这与两相流体的参数、传热温度、压力等有着复杂的关系。由于两相流体不同于单相流体，它是汽体和液体两相混合的流体，引用通常的单相流体计算方法是行不通的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种实现在工程上运用的两相流体中汽泡积率的测量设备及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种两相流体中汽泡积率的测量设备，包括用于容纳流体介质的密闭的箱体、将所述流体介质进行加热以形成在所述流体介质液面上方的具有汽液两相的混合流体的加热装置、以及对所述混合流体中的汽泡体积占有率进行测量的计数测量装置，所述加热装置安装在所述箱体中，所述流体介质液面上方的所述箱体内空间形成供所述混合流体通过的流道，所述计数测量装置安装在所述流道外侧。优选地，所述计数测量装置包括用于产生X射线通过所述混合流体的X射线发生器、以及用于接收所述X射线的G-M计数管，所述X射线发生器和G-M计数管位于所述流道外相对两侧。优选地，该测量设备还包括将所述混合流体中的汽相流体冷却为液相流体的冷凝器，所述冷凝器安装在所述箱体内顶部，所述流道位于所述流体介质液面和所述冷凝器之间。优选地，该测量设备还包括至少一根将经冷凝器冷却形成的所述液相流体导回所述箱体底部的回流管；所述回流管的一端连接在所述箱体的顶部且位于所述冷凝器的下方，另一端连接在所述箱体的底部。优选地，所述箱体包括从下到上依次相连接的盛装部、流通部以及冷却部，所述加热装置安装在所述盛装部内，所述冷凝器安装在所述冷却部内，所述流通部的内空间形成供所述混合流体通过的所述流道；所述流通部的内径小于所述盛装部和冷却部的内径。优选地，该测量设备还包括测量所述箱体内压力的压力计。优选地，所述压力计为水银压力计，该水银压力计的接口端连通至所述箱体内，且位于所述流体介质的液面上方。优选地，所述箱体上还设有用于观察所述流道内的所述混合流体通过情况的观察窗。本专利技术还提供一种两相流体中汽泡积率的测量方法，包括以下步骤：S1、将流体介质装入密闭的箱体中；S2、所述箱体内的加热装置工作，将所述流体介质加热形成具有汽液两相的混合流体，所述混合流体位于所述流体介质液面上方，并通过流道流向所述箱体顶部；S3、所述流道外侧的计数测量装置对通过所述流道的所述混合流体中的汽泡体积占有率进行测量，从而获得两相流体中的汽泡积率。优选地，在所述步骤S2中，通过加热装置依次将流体介质的温度至少控制在起始蒸发点温度下、额定热负荷下的蒸发沸腾温度下以及在1.4倍额定热负荷下沸腾温度下；在所述步骤S3中，计数测量装置依次对不同所述温度下的汽泡体积占有率进行测量；在所述步骤S2中，采用蒸汽加热装置或电阻加热装置对所述流体介质进行加热；在所述步骤S2中，流向所述箱体顶部的混合流体中的汽相流体在冷凝器的冷却作用下冷凝为液相流体，并通过回流管回流至所述箱体内底部。实施本专利技术具有以下有益效果：通过计数测量装置对具有汽液两相的混合流体中的汽泡积率进行测量，测得汽泡积率后，即可算出混合流体中的液相流体体积占有率、汽相流体和液相流体的流速，再根据得出的流速以及汽相流体和液相流体在相应的温度场下各自的密度，求出各自的流量，进而得出两相流体中流体阻力压降，准确且适用于工程上应用，操作简单方便。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术一实施例的两相流体中汽泡积率的测量设备的结构示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本专利技术一实施例的两相流体中汽泡积率的测量设备，包括密闭的箱体1、加热装置2以及计数测量装置，箱体1用于容纳流体介质10，加热装置2安装在箱体1中，将流体介质10进行加热以形成在流体介质10液面上方的具有汽液两相的混合流体，流体介质10液面上方的箱体1内空间形成供混合流体通过的流道11，计数测量装置安装在流道11外侧，对混合流体中的汽泡体积占有率(汽泡积率)进行测量。测得汽泡积率后，即可算出混合流体中的液相流体体积占有率，然后计算出汽相流体的流速和液相流体的流速，再根据流速以及汽相流体和液相流体在相应的温度场下各自的密度，求出各自的流量，进而得出两相流体中流体阻力压降。在本实施例中，箱体1采用有机玻璃制成，壁厚4-5mm，内径500mm，高度2000mm。另外，箱体1上还可设有用于观察流道11内的混合流体汽通过情况的观察窗(未图示)，从而工作人员可随时观察流道11内的混合流体通过情况，并可透过观察窗对混合流体通过情况进行拍照以记录下来。在箱体1中，流体介质10优选覆盖加热装置2；在实际运用过程中，流体介质10根据欲采用介质进行选取。在本实施例中，加热装置2的发热单元21位于箱体1内腔中，可与流体介质10直接接触，以对流体介质10加热；发热源22位于箱体1底部，以驱使发热单元21发热。进一步地，在本实施例中，加热装置2的发热单元21为直径300mm的发热线圈，由发热源22驱动发热，并保持恒温的加热，加热源22可为蒸汽加热源或电阻加热源。对于蒸汽加热源，其配有蒸汽控制阀；对于电阻加热源，其配有可调的自耦变压器，达到稳定供热。另外，该加热装置2可为带有温度显示的加热装置，从而可记录在不同温度下的汽泡积率；或者，该测量设备还包括温度感应装置，以感应箱体1内加热的温度，以获得不同温度下的汽泡积率。计数测量装置包括X射线发生器31和G-M计数管32，分别位于流道11外相对两侧。该X射线发生器31用于产生X射线，X射线通过混合流体后被G-M计数管32接收，G-M计数管32接收X射线后可得到混合流体中汽相流体的汽泡积率。该测量设备在测量过程中，至少要在流体介质10起始蒸发点温度下、加热装置2的额定热负荷下流体介质10的蒸发沸腾温度下、以及在加热装置2的1.4倍额定热负荷下流体介质10的沸腾温度下进行测量，取得三组不同温度下的汽泡积率参数。进一步地，该测量设备还包括冷凝器4，其安装在箱体1内顶部，用于将混合流体中的汽相流体冷却为液相流体；流道11位于流体介质10液面和冷凝器之间。冷凝器4可采用空心铜管绕制成，内部通冷却水；冷凝器4的一端伸出箱体1以连接冷却水，其流量可通过孔板流量计和压差计进行控制，冷凝器4的另一端伸出箱体1以将换热后的冷却水排出。通过冷却水源源不断地在铜管内流过，对汽相流体进行冷却，使得汽相流体冷凝回液相流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两相流体中汽泡积率的测量设备，其特征在于，包括用于容纳流体介质（10）的密闭的箱体（1）、将所述流体介质（10）进行加热以形成在所述流体介质（10）液面上方的具有汽液两相的混合流体的加热装置（2）、以及对所述混合流体中的汽泡体积占有率进行测量的计数测量装置，所述加热装置（2）安装在所述箱体（1）中，所述流体介质（10）液面上方的所述箱体（1）内空间形成供所述混合流体通过的流道（11），所述计数测量装置安装在所述流道（11）外侧。

【技术特征摘要】
1.一种两相流体中汽泡积率的测量设备，其特征在于，包括用于容纳流体介质(10)的密闭的箱体(1)、将所述流体介质(10)进行加热以形成在所述流体介质(10)液面上方的具有汽液两相的混合流体的加热装置(2)、以及对所述混合流体中的汽泡体积占有率进行测量的计数测量装置，所述加热装置(2)安装在所述箱体(1)中，所述流体介质(10)液面上方的所述箱体(1)内空间形成供所述混合流体通过的流道(11)，所述计数测量装置安装在所述流道(11)外侧；该测量设备还包括将所述混合流体中的汽相流体冷却为液相流体的冷凝器(4)，所述冷凝器(4)安装在所述箱体(1)内顶部，所述流道(11)位于所述流体介质(10)液面和所述冷凝器(4)之间；所述箱体(1)包括从下到上依次相连接的盛装部(12)、流通部(13)以及冷却部(14)，所述加热装置(2)安装在所述盛装部(12)内，所述冷凝器(4)安装在所述冷却部(14)内，所述流通部(13)的内空间形成供所述混合流体通过的所述流道(11)；所述流通部(13)的内径小于所述盛装部(12)和冷却部(14)的内径；所述计数测量装置包括用于产生X射线通过所述混合流体的X射线发生器(31)、以及用于接收所述X射线的G-M计数管(32)，所述X射线发生器(31)和G-M计数管(32)位于所述流道(11)外相对两侧。2.根据权利要求1所述的两相流体中汽泡积率的测量设备，其特征在于，该测量设备还包括至少一根将经冷凝器(4)冷却形成的所述液相流体导回所述箱体(1)底部的回流管(5)；所述回流管(5)的一端连接在所述箱体(1)的顶部且位于所述冷凝器(4)的下方，另一端连接在所述箱体(1)的底部。3.根据权利要求1所述的两相...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢世英，杨国苗，张驰，郑昭鑫，
申请(专利权)人：深圳市奥电高压电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44