水─空氣兩相流在水平平滑圓管內的流譜及壓降分析

Abstract

本研究以實驗方法觀察水－空氣在管徑 3 mm、 5 mm及 7mm ，長度皆為100 mm石英圓管內之流譜變化，與探討水－空氣在在測試段銅管長度各為1000 mm在水平狀態之絕熱壓降特性。實驗系統測試條件是在－大氣壓與 20°C的環境下操作，測試範圍其表面氣體速度從 0.01~100m/s ，表面液體速度從0.001∼5m/s；質量流率 （Mass Flow Rate）從50∼700kg/m2s；測試段入口氣體乾度從0.0001至1。 實驗結果顯示，由於表面張力的影響，觀測流譜與Baker(1954)、 Weisman (1979)、Mandhane (1974) 、Taitel &Dulker (1976)流譜圖比較，發現並不適用。Damianides&Westwater (1988)及Barnea et al. (1983)在3mm管徑的實驗結果與本實驗結果相當吻合。3 、5mm的管徑在質量流率 G=50kg/m2s並無環狀流的存在，間歇流則佔了實驗流譜圖很大的區域範圍。 Klimenko&Fyodorov(1990)的關係式對本實驗結果也有很好的預測性。從分離流（波浪分離流）流譜圖，可看出質量流率的不同與兩相摩擦倍數有相當密切的關係；對於環狀流(Annular)流譜圖，其質量流率與兩相摩擦倍數無關，本論文亦建立兩相摩擦倍數與質量流率的關係式。