[发明专利]一种两相流上升气泡流体流动显示实验方法及实验装置

说明书

本发明涉及一种两相流上升气泡流体流动显示实验方法及实验装置，首先在气泡运动观察器中通入纯气体进行鼓泡，在气泡运动观察器中加入液体至一定液位，然后通入示踪剂和气体的混合物，再观察气泡流体流动状态。本发明在示踪剂进入气泡运动观察器之前首先采用纯气体鼓泡，后通入示踪剂与气体混合物，使气泡流体流动明显，显示效果更为准确。

技术领域

本发明涉及一种两相流上升气泡流体流动显示实验方法及实验装置。

背景技术

在许多工业装置中，如鼓泡塔、精馏塔中，气体通常以气泡的形式与液相接触传质。目前，大多工业装置性能参数计算模型是基于理想的气液接触状态提出的，而由于在不同的液相环境中，受到液相性质等因素的影响，气泡行为具有较强的复杂性，建立客观性强的计算模型十分困难。此外，对上升气泡在液相中运动的观察实验一直未能有较大的突破，尤其是对于上升气泡内部流体流动情况，近几十年来未能开发出一种合适的实验装置及实验方法以显示其运动状况。因此，开发一种上升气泡流体流动显示实验装置及方法，以准确反映上升气泡流体流动情况是十分重要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，采用高速摄像技术，将复杂的上升气泡行为准确捕捉；结合PIV系统，对上升气泡流体流动行为进行深入分析；依靠双通道套管注射针在气泡内形成烟线以反映泡内流场，进而提供一种能够准确反映两相流上升气泡流体流动情况的显示实验装置及方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

本发明的第一个目的是提供一种两相流上升气泡流体流动显示实验方法，首先在气泡运动观察器中通入纯气体进行鼓泡，在气泡运动观察器中加入液体至一定液位，然后通入示踪剂和气体的混合物，再观察气泡流体流动状态。与现有技术相比，本发明在示踪剂进入气泡运动观察器之前首先采用纯气体鼓泡，后通入示踪剂与气体混合物，使气泡内流体流动情况可视化。

优选的是：摄像记录开始时，在持续形成的气泡内注入示踪剂形成烟线，观察气泡内部流体流动状态。在气泡离开细管顶端后，烟线亦被包裹在气泡内，由于气泡上升过程受到液相的粘性力等作用，气泡内部气体与气液界面不滑脱，故气泡内气相将随之运动。此时，烟线会随着气体一起流动，经过激光发生器照射及高速摄像机捕捉记录，可实现气泡内流体流动显示。根据文献检索结果，现有技术鲜有提出对于气泡内部流体流动状态显示的装置，本发明的提出对两相流气泡内流动状态深入了解具有重要的意义。

本发明的第二个目的是提供实现上述方法的双通道套管注射针，包括第一细管、第二细管、纯气体进口和扩大室，扩大室与气泡运动观察器法兰盘螺纹连接，第一细管固定在气泡运动观察器底部的法兰盘上，上端延伸至气泡运动观察器内，下端延伸至扩大室中部，第二细管插入并贯穿扩大室、第一细管，延伸至气泡运动观察器内，扩大室16底部设置纯气体进口15；第二细管通入示踪剂和气体的混合物，纯气体进口通入纯气体。这种双通道套管注射针的设计可实现纯气体与示踪剂-气体混合物的分离注入，保证气泡内注入烟线量可根据实验条件控制，进而确保泡内流体流动显示效果最优。扩大室的设置方便了第二细管14的插入以及纯气体的进入。