矩形微通道内油水两相流摩擦压降实验研究

发布时间：2024-07-05 02:09

　　研究了微通道内油水两相流的摩擦阻力特性.实验采用横截面为矩形的微通道,其宽度和深度通过化学蚀刻法制作,壁面具有一定的粗糙度,其水力直径分别为167.3μm和192.0μm,相应高宽比为0.673和0.793.利用数字显微摄像技术对矩形截面微通道内油-水两相流的流型进行实时观测,并根据流型选择合适的物理模型,得到了不同含油率时矩形微通道的摩擦压降.实验结果表明:矩形微通道内的摩擦阻力压降与均相理论模型计算结果一致,黏度机理是影响微通道内油水两相流摩擦压降的主要因素.水包油流型向油包水流型的转变是在含油率为60%～70%范围内发生的.

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【部分图文】：

图１实验装置系统图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐ

水平管［８］、垂直管和倾斜管［９］中的高黏油－水两相流的压降进行了深入的研究，结果表明压降的变化与转相和流型过渡也有很大关联．国内外研究学者对液－液两相流的研究主要集中在水力直径大于１０ｍｍ的通道上［４，１０－１３］，但随着通道尺寸的减小，表面张力等微尺度效应显得更明显，这就导致....

图２通道１的测量值（μｍ）Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔｃｈａｎｎｅｌ图３通道２的测量值（μｍ）Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｃｈａｎｎｅｌ

氮气瓶作为动力源推动储液罐内流体工质流过微通道，其两端压力和温度采用压力传感器（精度为±２％）和热电偶（精度为±０．１℃）测量，流过微通道的体积流量由电子天平（最大误差为０．２１５％）测定．为防止堵塞微通道，在储液罐入口端安装滤膜半径为１０μｍ的过滤器．测量部分主要包括压力传感器....

图４矩形微通道内油－水两相流动流型图（含油率Φ０＝１０％～９０％）Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｏｆｏｉｌ－ｗａｔｅｒｔｗｏ－ｐｈａｓｅｆｌｏｗｉｎｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓ（ＴｈｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｏｉｌｆｏｒΦ＝１０％～９０％）

Φｗ为混合物的含水率．３结果与分析在计算油水两相流的摩擦阻力时，必须要通过流型来选择计算模型，但鉴于国内外对μｍ级通道内液－液两相流流型的研究较少，因此，本实验在对两相流流量、压差测量的同时，也对其流型进行实时观测．图４即为观测到的含油率Φ０在１０％～９０％间油水两相流流型．图４....

图５油－水两相流的ｆ与Ｒｅ关系Ｆｉｇ．５ＴｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｆａｎｄＲｅｉｎｏｉｌ－ｗａｔｅｒｔｗｏ－ｐｈａｓｅｆｌｏｗ［１４］

内液－液两相流流型的研究较少，因此，本实验在对两相流流量、压差测量的同时，也对其流型进行实时观测．图４即为观测到的含油率Φ０在１０％～９０％间油水两相流流型．图４矩形微通道内油－水两相流动流型图（含油率Φ０＝１０％～９０％）Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｏｆｏｉｌ－ｗａｔ....

本文编号：4000873