本发明专利技术提供了一种制冷工质气液两相流混合速度测量方法及配套的测量装置，其通过测定制冷回路中制冷工质的流体质量流量m和喷嘴出口喷射冲击力F，然后根据动量定律计算喷嘴喷出的具有相变的气液两相流的混合平均速度V1。测量方法简单、实用，利用对喷嘴出口气液两相流混合速度的研究可以由得到的数据进一步的研究喷嘴的结构参数对出口速度及喷嘴能量转化效率的影响，优化气液两相流喷嘴的设计参数，提高整个制冷循环的效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种制冷エ质中对存在传质过程的气液两相流体的混合速度进行研究的气液两相流混合速度測量方法及专用于实施该方法的气液两相流混合速度測量装置。
技术介绍
在喷射式制冷系统及采用速度式膨胀机回收节流阀能量损失的蒸汽压缩式制冷系统中，喷嘴是核心部件之一，起着能量转化的关键作用。在高压制冷剂流经喷嘴转化为低压制冷剂的过程中，喷嘴将变化的这部分压カ能转化为制冷剂的动能，随后，膨胀机叶轮再将这部分流体动能回收利用，达到提高系统性能的目的。因此，两相制冷剂喷嘴出ロ处的气液两相流混合速度对制冷系统的性能有重要的影响。但在用于制冷系统的喷嘴内部涉及到制冷エ质的相变蒸发和临界流动，制冷エ质的流动包括制冷剂的降压蒸发、単相液体到气、液两相、流体内的热カ不平衡及相间滑移等复杂过程。而现有的喷嘴两相流理论及实验研 究多集中于水和蒸气的临界流动，其适用范围有限，对于氟里昂类制冷エ质在喷嘴中的两相流动，伴随着压力的降低，制冷剂将经过从过冷至饱和，再到气液两相状态的转变，并产生液体闪发及伴随而来的热カ不平衡现象，流体的比容将随着压カ和温度的降低而发生变化，同时还受到流动过程中热カ不平衡现象的影响，因此，以不可压缩流体为基础的常规流速測量方法无法对具有相变的两相流体速度进行测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供ー种利用动量定律測定制冷エ质中气液两相流混合速度的測量方法，以解决现有的常规流速測量方法无法测量具有相变的气液两相流体的问题。本专利技术制冷エ质气液两相流混合速度測量方法的技术方案是一种制冷エ质气液两相流混合速度測量方法，第一歩，分别测量制冷エ质的流体质量流量m和喷嘴出口冲击力F ;第二步,根据公式F = -Hi(O-V1) = IiiV1计算制冷エ质的混合平均速度V1,其中，制冷エ质的流体质量流量m是通过分别检测喷嘴进ロ侧液相制冷エ质的容积流量、压カ和温度经计算得出；喷嘴出ロ冲击カF是在喷嘴出ロ处相对设置用于检测喷嘴喷射冲击カ的カ电传感器组件，力电传感器组件受到喷嘴冲击力作用将压カ信号转变为电信号后经AD转换电路输入到计算机中计算后得出。本专利技术同时还提供了一种专用于实施上述測量方法的制冷エ质气液两相流混合速度測量装置，该测量装置的技术方案是一种制冷エ质气液两相流混合速度測量装置，包括由压缩机、冷凝器、蒸发器及内设喷嘴的喷嘴冲击カ测量装置组成的制冷エ质循环回路，其中，压缩机的出口与冷凝器的进ロ通过管道连接，压缩机的进ロ通过管道与蒸发器的出ロ连接，在喷嘴冲击カ测量装置中设有检测室，检测室内相対的两侧壁上分别设有所述的喷嘴及用于检测喷嘴冲击カ的力电传感器组件，该カ电传感器组件通过AD转换电路连接有计算机，所述喷嘴通过管道与冷凝器的出口连接，所述检测室通过导流管与蒸发器的进ロ连接，在冷凝器出口与喷嘴连接的管路中还分别设有容积流量计及温度传感器和压カ传感器。所述的カ电传感器组件包括固定在所述检测室侧壁上的滑套及以喷嘴的喷射方向为轴向滑动装配于滑套内的柱形探头，该柱形探头伸出滑套的前端面与喷嘴相对间隔设置，在滑套内通过压紧弹簧顶装有与柱形探头后端面抵触配合的力电传感器。在所述检测室平行于喷嘴喷射方向的侧壁上设有透明观察窗，在所述柱形探头朝向喷嘴的前端面上凸设有用于将喷嘴喷出的气液两相流体呈90°折射到透明观察窗上的导向结构，在透明观察窗上刻有与被所述导向结构折射后的制冷エ质散射面相平行的散射面标志线。所述的导向结构为导向锥，该导向锥的环锥面为内凹的曲面。另外，本专利技术还提供了一种用于检测喷嘴喷射冲击カ大小的喷嘴冲击カ测量装置，该喷嘴冲击カ測量装置的技术方案是一种喷嘴冲击カ測量装置，包括内设检测室的壳 体，检测室内相対的两侧壁上对应设有喷嘴和力电传感器组件，该カ电传感器组件通过AD转换电路连接有计算机。所述的カ电传感器组件包括固定在所述检测室侧壁上的滑套及以喷嘴的喷射方向为轴向滑动装配于滑套内的柱形探头，该柱形探头伸出滑套的前端面与喷嘴相对间隔设置，在滑套内通过压紧弹簧顶装有与柱形探头后端面抵触配合的力电传感器。在所述检测室平行于喷嘴喷射方向的侧壁上设有透明观察窗，在所述柱形探头朝向喷嘴的前端面上凸设有用于将喷嘴喷出的气液两相流体呈90°折射到透明观察窗上的导向结构，在透明观察窗上刻有与被所述导向结构折射后的制冷エ质散射面相平行的散射面标志线。所述的导向结构为导向锥，该导向锥的环锥面为内凹的曲面。本专利技术提供了一种制冷エ质气液两相流混合速度測量方法及配套的测量装置，其利用动量定律，通过检测喷嘴喷射前的制冷エ质液的质量流量和喷嘴喷射的冲击力，计算出喷嘴出口的气液两相流体的混合速度，进而得到喷嘴的能量转换效率，从而可以由得到的数据进一歩研究喷嘴的结构參数对出口速度及喷嘴能量转化效率的影响，优化气液两相流喷嘴的设计參数，提高整个制冷循环的效率。附图说明图I为本专利技术中制冷エ质气液两相流混合速度測量装置的制冷管路示意图；图2为图I中喷嘴冲击カ测量装置的结构示意图；图3为图2中力电传感器组件的结构示意图；图4为本专利技术气液两相流混合速度測定的原理示意图。图中箭头所示为制冷エ质的流动方向具体实施例方式本专利技术的制冷エ质气液两相流混合速度測量方法是先分别测定制冷回路中制冷エ质的流体质量流量m和喷嘴出口喷射冲击カF，然后根据公式F = -Hi(O-V1) = HiV1计算制冷エ质的混合平均速度 '。其中，制冷エ质的流体质量流量m通过检测喷嘴进ロ侧制冷エ质的容积流量、压カ和温度经计算得出，该计算方法为现有技木，此处不再赘述。喷嘴出ロ喷射冲击カF是在喷嘴出ロ处相对设置用于检测喷嘴喷射冲击カ的力电传感器组件，力电传感器组件受到喷嘴冲击力作用将压カ信号转变为电信号后经AD转换电路输入到计算机中计算后得出。为实施上述測量方法，本专利技术提供了ー种专用于实施该方法的制冷エ质气液两相流混合速度測量装置，如图I所示，该装置包括压缩机I、冷凝器2、蒸发器6及用于测量喷嘴喷射冲击カ的喷嘴冲击カ测量装置5,在喷嘴冲击カ测量装置5中安装有待测试的喷嘴7，压缩机I、冷凝器2、蒸发器6及喷嘴冲击カ测量装置5共同组成模拟制冷系统的制冷エ质循环回路。其中，压缩机I的出口与冷凝器2的进ロ通过管道连接，压缩机I的进ロ通过管道与蒸发器6的出ロ连接，在冷凝器2出ロ侧还串接有过滤器3，过滤器3的出ロ设有两条支路，一条支路中设有节流阀4,另一条支路中串接喷嘴冲击カ测量装置5。该喷嘴冲击力測量装置5中包括内设有检测室的壳体，如图2所示，喷嘴7穿装固定在检测室的一端侧壁中并通过管道与冷凝器2的出口连接，检测室内在与喷嘴7相对的另一端侧壁上穿装固定有用于检测喷嘴7喷射冲击カF的力电传感器组件8，检测室通过导流管(图中未视出)与蒸发器6的进ロ连接。使用时，关闭节流阀4，压缩机I将气相的制冷エ质送入冷凝器2， 冷凝器2排出的液相制冷エ质经由过滤器3滤掉携帯的杂质颗粒后进入喷嘴冲击カ測量装置5。在喷嘴冲击カ测量装置5中，制冷エ质流体通过喷嘴7将其压力能转化为流体速度能，流体冲击至力电传感器组件8上并对カ电传感器组件8产生推力F，之后，制冷エ质流体由导流管经蒸发器6回到压缩机1，完成制冷循环。在此过程中，被测量的喷嘴7充当了该模拟制冷系统的节流阀4，起着保持压差、控制制冷エ质循环流量的作用。喷嘴冲击カ测量装置5本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制冷エ质气液两相流混合速度測量方法，其特征在于，第一歩，分别测量制冷エ质的流体质量流量m和喷嘴出ロ冲击カF ;第二步,根据公式F = -Hi(O-V1) = IIiV1计算制冷エ质的混合平均速度V1，其中，制冷エ质的流体质量流量m是通过分别检测喷嘴进ロ侧制冷エ质的容积流量、压カ和温度经计算得出；喷嘴出ロ冲击カF是在喷嘴出口处相对设置用于检测喷嘴喷射冲击カ的力电传感器组件，力电传感器组件受到喷嘴冲击力作用将压カ信号转变为电信号后经AD转换电路输入到计算机中计算后得出。2.一种专用于实施如权利要求I所述制冷エ质气液两相流混合速度測量方法的制冷エ质气液两相流混合速度測量装置，其特征在于，包括由压缩机、冷凝器、蒸发器及内设喷嘴的喷嘴冲击カ测量装置组成的制冷エ质循环回路，其中，压缩机的出口与冷凝器的进ロ通过管道连接，压缩机的进ロ通过管道与蒸发器的出口连接，在喷嘴冲击カ测量装置中设有检测室，检测室内相対的两侧壁上分別设有所述的喷嘴及用于检测喷嘴冲击カ的カ电传感器组件，该カ电传感器组件通过AD转换电路连接有计算机，所述喷嘴通过管道与冷凝器的出口连接，所述检测室通过导流管与蒸发器的进ロ连接，在冷凝器出口与喷嘴连接的管路中还分别设有容积流量计及温度传感器和压カ传感器。3.根据权利要求2所述的制冷エ质气液两相流混合速度測量装置，其特征在于，所述的力电传感器组件包括固定在所述检测室侧壁上的滑套及以喷嘴的喷射方向为轴向滑动装配于滑套内的柱形探头，该柱形探头伸出滑套的前端面与喷嘴相对间隔设置，在滑套内通过压紧...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺滔，刘艳，许伟春，王志远，罗浩，梁坤峰，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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