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制冷系统中气液两相流流型识别的研究进展


        随着全世界经济、科技的迅速发展,使得人类社会在短期内获得了极大的繁荣,人们的日常生活水平得到了很大的提高,但是在发展的同时也产生了一些问题,其中环境问题愈来愈显得迫切起来。因此,对臭氧层具有破坏性的制冷空调工业就引起了全人类的关注,对制冷剂及制冷系统的研究方法越来越多。其中制冷系统中气液两相流流型识别的方法是现代比较新的并且直观性最好的研究方法。

  两相流动中两相介质的分布状况称为流型。两相流区别于单相流动的一个重要特性就是两相之间存在着分界面。流型不同,不但影响两相流的流动特性和传热传质性能,而且影响对两相流参数的准确测量。

  杨亮,张春路在文献中提到的流型变化尺度及各流型的空泡系数问题中,阐述了不同流型拥有不同的空泡系数,而空泡系数的不同直接影响到了流体在流动界面的传热系数,这必将使整个系统的工作状态发生改变。所以更好的研究不同流型,可以更好的指导实际工业的生产,优化工程安装的参数设定。

  蒸汽压缩式制冷系统中包括制冷剂压缩、冷凝、节流、蒸发4个过程,在冷凝、节流、蒸发过程中都存在制冷剂气液两相流。因此,对制冷剂气液两相流的研究,有助于改进制冷机械中换热器和节流机构的性能,实现系统的优化匹配。另外,人们在工程上,气液两相流计算中大部分都不考虑两相流的流型影响,均作为均相处理。而实际研究表明,流型对于气液两相的各种计算都是有影响的。因此,通过对制冷剂流型识别的研究获得更好的流型机理数据具有非常重要的意义。

  国外对制冷系统中气液两相流流型识别的研究比较早,国内相对晚一些,但随着我国经济的发展,一些高校和研究所进行了大量的研究工作并取得了不错的成果。自观制冷系统中气液两相流研究历史,都是以实验为基础并结合理论分析及计算机数值模拟的研究方法对其进行研究。下面对制冷系统中气液两相流流型识别的研究现状和进展进行综述和分析。

  1 制冷系统中的两相流流型

  目前,制冷系统中的流型还没有一个统一的标准。在研究较多的气一水,油一气一水等流体中主要有以下几种公认的流型定义。

  1)乳沫状流:气液两相以强烈的湍动的非均匀混合物形式流动,并伴有液相的激烈搅动。

  2)泡状流:在泡状流动中,气相是以分离的气泡散布在连续的液相内,气泡趋向于沿管道上半部流动,这种流型在含气率低时出现。

  3)塞状流:小气泡结合成大气泡,如栓塞状。分布在连续的液相内,大气泡是趋向于沿管道上半部流动,大气泡之间存在一些小气泡。

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