毛细管内冷凝条件下两相流动压降研究

亮点

•测量了非绝热条件下两相流的压降。

•水和乙醇以小于 6ˑ10 的质量流速进行测试−5千克/秒。

•使用直径为 0.446 至 1.010 mm 的毛细管。

•流压降介于单相蒸汽或液体压力之间。

•压降远低于根据常规相关性预测的压降。

在本研究中，对冷凝条件下以低质量流速运行的毛细管内两相流的压降进行了实验研究。主要目标是了解驱动此类流动的机制，以支持小型两相设备（如微型回路热管）的冷凝器设计。开发了一种简单而创新的实验装置，其中流动类似于热管技术中的流动，由蒸汽压被动诱导。测量了非绝热条件下两相流中的压降。对水和乙醇进行了测试，质量流速低于 6 × 10⁻⁵ kg/s，质量通量范围为 15.5 至 209.3 kg/m²s。采用直径在 0.446 mm 和 1.010 mm 之间的铜和高质量 PVC 毛细管。在非绝热条件下，蒸汽以初始蒸汽质量为 1 进入管道，并在穿过管道时冷凝，留下的蒸汽质量约为 70 % 至 90 %。在某些情况下，冷凝的液体聚结成大塞子，完全充满管的横截面，导致流动条件受限。这些液体塞需要沿管道泵送更高的蒸汽压。因此，压降行为高度依赖于流态。当蒸汽高速流动时，观察到较低的压降，导致液体分散成小液滴。相反，当冷凝水在管内形成堵塞时，会出现更高的压降。水的流量压降范围为 958 Pa 至 75.4 kPa，乙醇的压降范围为 524 Pa 至 59.8 kPa。这些值始终介于单相蒸汽压降和液体压降之间，通常更接近后者。值得注意的是，观测到的压降明显低于传统文献对两相流的相关性预测的压降。此外，该研究还讨论了流体相变引起的压降的关键作用以及受限液体流动引起的毛细管力的影响。编译 陈讲运

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