Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор состояния изученности темы и постановка задач исследования 1
1.1. Введение 1
1.2. Режимы течения двухфазного потока 2
1.3. Сложность двухфазного Потока 4
1.4. Методы моделирования двухфазного потока 5
1.5. Истинное газосодержание в ДФП 7
1.6. Одномерное описание ДФП 8
1.7. Двухмерное описание двухфазного потока 11
1.8. Барботажный режим 15
1.9. Снарядное течение 15
1.9.1 Скорость подъёма снаряда в неподвижной жидкости 18
1.9.2 Скорость подъёма маленьких пузырей в жидкой пробке 18
1.9.3 Газосодержание в жидкой пробке 18
1.9.4 Длина жидкой пробки или частота следования снарядов 19
1.10. Граница пузырьковой и снарядной структуры 19
1.11. Верхняя граница существования снарядного режима в вертикальной трубе 20
1.12. Выводы 21
1.13. Цель работы 22
1.14. Научная новизна работы 24
1.15. Практическая значимость работы 24
1.16. Апробация работы и публикации 25
1.17. Автор защищает 25
Глава 2. Экспериментальная установка и методы диагностики двухфазного потока 27
2.1 Экспериментальный контур 27
2.2 Резистивный метод измерения истинного среднего но сечению объемного газосодержания 29
2.3 Измерение истинного среднего по сечению объемного газосодержания 30
2.4 Измерение локального газосодержания и распределения его по сечению канала 32
2.6 Взаимная тарировка измерений 37
2.5 Запись шлейфограмм для определения параметров структуры двухфазного потока 38
Глава 3. Экспериментальные данные по истинному газосодержанию при барботажном режиме в трубе 40
3.1 Введение 40
3.2 Экспериментальные данные по истинным газосодержаниям при барботажном режиме в трубе 40
3.3 Граница пузырьковой и снарядной структуры 40
3.4 Модель потока дрейфа для истинного объёмного газосодержания 42
3.5 Профили газосодержания в потоке 45
3.6 Одностадийная модель 50
3.7 Выводы 54
Глава 4. Параметрическое описание снарядного течения 55
4.1 Введение 55
4.2 Средневзвешенные статические осреднения характеристик потока и параметры снарядного потока 57
4.3 Определение параметров снарядной структуры потока по шлсйфограммам 58
4.4 Параметры снарядного режима 61
4.4.1 Истинное объёмное газосодержание 61
4.4.2 Доля времени следования снарядов 61
4.4.3 Газосодержания в пузырьковых пробках 62
4.4.4 Среднее газосодержание в сечении канала в стади следования снарядов 64
4.4.5 Вклад снарядов и жидких пробок в общее газосодержание двухфазной смеси 67
4.4.6 Длина снарядов 67
4.4.7 Длина жидких пробок 69
4.4.8 Скорость подъёма газовых снарядов 70
4.4.9 Частота следования пар снаряд-пробка 73
4.4.10 Средние и минимальные толщины жидкой плёнки вокруг снаряда 74
4.4 Интерпретация временного веса кольцевой структуры \|/ как числа
Струхаля 77
4.6 Выводы 78
Глава 5. Расчетная модель снарядного течения 79
5.1 Введение 79
5.2 Структурно-кинематическая схема и уравнения снарядного течения 80
5.3 Система расчетных уравнений модели снарядного течения 84
5.3.1 Расчетное соотношение для газосодержания в снарядах (первый вариант) 86
5.3.2 Расчетное соотношение для временного веса снарядной (кольцевой) структуры (второй вариант) 89
5.4 Сопоставление экспериментальных данных и результатов расчётов по модели 89
5.5 Анализ кинематических параметров снарядного потока 89
5.6 Расчетное соотношение для тольщииы жидкой плёнки вокруг снаряда 90
5.7 Перепад давления в единичной ячейке снаряда 90
5.8 Выводы 92
Заключение 97
Обозначения 100
Литература 102
Приложение 114
- Двухмерное описание двухфазного потока
- Измерение локального газосодержания и распределения его по сечению канала
- Модель потока дрейфа для истинного объёмного газосодержания
- Среднее газосодержание в сечении канала в стади следования снарядов
Введение к работе
Фазой называется одно из состояний вещества, которое может быть газообразным, жидким или твердым. Многофазное течение — это совместное течение нескольких фаз. Двухфазный поток представляет собой простейший случай многофазного течения.
Область применения технологических систем, в которых реализуются двухфазные потоки (ДФП), достаточно обширна. В первую очередь это промышленные установки по преобразованию тепловой энергии в электрическую, где теплоноситель (как правило, это жидкость) является рабочим термодинамическим телом. Современная химическая промышленность, нефтяная и газовая промышленность также в значительной мере имеют дело с двухфазными потоками. Кроме того, интерес к ДФП постоянно увеличивается. Это объясняется, прежде всего, технико-экономическим значением ДФП для различных областей новой техники.
Начиная с начала исследования ДФП в 1940-ых годах, сотни статей были опубликованы в этой области. Техника исследования физики ДФП подверглась существенным изменениям, особенно в последние годы с продвижением экспериментальных средств диагностики и созданием вычислительных моделей. Однако, научное объяснение и теоретические обобщение получаемой экспериментальной информации, а также внедрение часто противоречивых результатов исследований в практику, по-прежнему, остается трудной задачей. Такое положение отражает чрезвычайную сложность проблем ДФП, которые связаны не только с проблемами турбулентности, более сложными, чем в однофазных потоках, но также и отягощенными самыми разнообразными формами распределения и взаимодействия фаз. К трудностям учета турбулентной природы, не решенным даже для однофазных потоков, добавляются не менее принципиальные и сложные проблемы учета неравновесных взаимодействий на межфазных поверхностях.
В большинстве исследований нестационарных процессов обычно используются осредненные уравнения сохранения с корреляционными коэффициентами, зависящими от степени неравномерности распределения характеристик по пространству и времени. Вопросы пространственного, временного и пространтсвенно-временного осреднения параметров двухфазного потока детально рассматривались в работе [3].
При создании моделей процессов в ДФП решающими являются: определение структуры ДФП, распределения в нём газосодержания, корректная запись условий объёмных граничных процессов на межфазных границах и на стенке канала, а также обоснованное введение корреляционных коэффициентов. Все модели являются приближенными, и на основе новых экспериментальных данных о структуре и взаимодействии фаз возможна их корректировка.
Двухмерное описание двухфазного потока
В однофазных потоках ламинарные и турбулентные течения моделируются по-разному. Ламинарные потоки можно описать мгновенными величинами, решениями уравнений Навье-Стокса, тогда как турбулентные потоки описываются усредненными по времени или статистически средними величинами, представляющими собой решение системы уравнений Рейнольдса и замыкающих систему уравнений. Аналогичным образом для более точного моделирования физического явления в двухфазных потоках необходимо знать режимы этих течений. Нельзя, например, описать пузырьковые и кольцевые течения с хорошей точностью при помощи одной и той же модели. Лучше использовать для этого разные модели. Однако получение их усложняется переходной зоной между двумя режимами и недостаточным уровнем знания физики для описания этих промежуточных зон. Кроме того, случайный характер каждой структуры усложняется ещё тем, что двухфазные потоки являются, как правило, не плотностью развитыми. Распространение газовой фазы обусловливается фактически перепадом давления в трубе. Оно может привести к изменению режима течения.
Все независимые параметры, определяющие поведение потока, включают скорость, вязкость, плотность для обеих фаз, поверхностные натяжение, диаметр, длину, угол наклона и шероховатость трубы. Автор работы [131] анализировал силы в многофазном потоке и их величину. Важные силы, действующие в многофазном потоке, включают силу давления, силу инерции, силу тяжести, силу всплытия и силу поверхностного натяжения. Из этих пяти фундаментальных сил могут быть получены пять независимых безразмерных групп-это число Рейнольдса, число Эйлера, число Фруда, число Вебера, число Этвеша. Кроме того, еще некоторые группы могут быть определены, включая капиллярное число, число Мортона, плотность, и отношение плотностей и вязкостей фаз. Построение общей корреляции, включающей все эти критерии, требует большого количества экспериментов в широком диапазоне изменения параметров.
Исследователи рассматривают современное состояние изученности ДФП с различных точек зрения. Например, в работах [32-33] рассмотрено историческое развитие многофазного потока в нефтяной разработке, а в [131] дано понимание физики многофазного потока, его математического описания, его физического моделирования для числовых вычислений с помощью компьютерных кодов. Авторы работ [51], [119] рассмотрели методы для моделирования снарядного потока, используя объединенный подход, применимый для вертикальных, горизонтальных, и наклонных труб.
В зависимости от сложности течения, некоторые из форм ДФП исследованы в разной степени. Пузырьковый и кольцевой режим более исследованы, чем снарядный поток. Снарядное течение имеет очень нерегулярную межфазную поверхность с более крупномасштабным пульсационным по времени характером. Межфазная поверхность газа и жидкости более проста при пузырьковом и кольцевом потоке, чем при снарядном. Пузырьковый режим может быть представлен как гомогенный поток с учётом скольжения между фазами. Межфазная поверхность снарядного потока намного больше нерегулярна и с трудом поддается математическому моделированию при записи уравнений сохранения. Однако, снарядное течение наблюдается в широком диапазоне режимных параметров, и оно встречается во многих практических ситуациях. Примерами могут служить: производство углеводородов и их транспортирование в трубопроводах; производство пара и воды на геотермальных электростанциях; кипение и конденсация в системах тепловых электростанций; аварийное охлаждение активной зоны ядерных реакторов; тепломассообмен между газом и жидкостью в химических реакторах.
В основном, методы описания, применяемые к ДФП могут классифицироваться тремя видами: эмпирические корреляции, модельные методы [53] [116] [119] и аналитические численные модели (т.е. точное решение уравнений сплошности, энергии и импульса) [85][86][45][75][21]. Эмпирические корреляции представляют упрощенные соотношения между наиболее важными параметрами. Эмпирические корреляции пригодны, как правило, для конкретной конструкции и надёжны в узком диапазоне изменения режимных характеристик. Они могут привести к хорошим результатам, но ограничены условиями экспериментов. Для описания ДФП аналитические методы включают трёхмерные уравнения Навье-Стокса, уравнения сохранения и уравнение сплошности. Эти уравнения составляются либо для всей смеси в целом, либо, что более характерно для современного этапа исследования, отдельно для каждой из фаз с учетом их взаимодействия. Такой подход более строг, четче позволяет фиксировать упрощающие предположения и дает надежные, детальные результаты. Однако, трудности возникают при записи членов в уравнениях, учитывающих взаимодействие фаз, и при определении межфазЕюй поверхности. Возникают трудности с определением формы течения, распределения фаз и межфазной поверхности. Согласно [120], модельные методы упрощают физическое явление, в них учитываются самые важные процессы и пренебрегается другими менее важными эффектами, которые могут усложнить проблему, но не значительно добавить точность. Этот феноменологический подход характеризуется конкретной физической моделей схемой процесса с проработкой элементов его физического механизма и требует прежде всего конкретизации структуры ДФП и наличия экспериментальной информации о деталях физических взаимодействий фаз со стенкой канала и между собой. Таким образом, создание модели предполагает проведение опытов по исследованию элементов физического процесса на определенном высоком уровне и использование в опытах разумных экспериментальных методов и аппаратов с достаточной локализацией во времени и пространстве. Модельный метод реалистичнее других, т.к. отражает физическую сущность процесса, он легко поддается корректировке и совершенствованию, более надежен для экстраполяции результатов на промышленный объект. Однако для разработки модели необходимо располагать большим количеством сведений о механизмах фазовых обменных взаимодействий, что ставит серьезные задачи перед экспериментаторам и таким образом, модельный метод включает в себя черты и эмпирического, и аналитического методов и, по-видимому, он наиболее перспективен. И модельные методы, и аналитические модели должны использовать некоторые экспериментальные корреляции, чтобы было можно замкнуть систему уравнений.
Измерение локального газосодержания и распределения его по сечению канала
Основной целью работы является исследование гидродинамики и структуры двухфазного потока при барботажном режиме в трубах. В частности, в ходе реализации цели работы решались следующие основные задачи: Исследование связи истинного газосодержания и режимного фактора барботажного режима (приведенной скорости газа). Предложение расчётного соотношения, описывающего связь истинного газосодержания и режимного фактора барботажного режима. Определение основной формы структуры барботажного режима и переход от пузырькового течения к снарядному течению. Определение параметров модели потока дрейфа: параметра распределения (С0), и дрейфовой скорости (4). Исследование распределения локального (вероятностного) газосодержания по радиусу канала и зависимость его от режимного фактора барботажного режима. Предложение одностадийной модели для оценки толщины ниспадающей плёнки и средней расходной скорости жидкости в ней в опускной зоне течения жидкости вблизи стенки трубы. Установление зависимостей пространственных и временных параметров снарядной структуры течения от режимного фактора (приведенной скорости газа) при барботажном режиме. Предложение расчетного соотношения для определения газосодержания в жидкой пробке при барботажном режиме. Предложение расчетного соотношения для определения доли времени следования снарядов. Предложение расчётно-теоретической модели двухфазного потока при снарядном режиме течения, дающей возможность единым комплексом уравнений связать все временные, пространственные, кинематические параметры структуры снарядного потока в зависимости от режимного фактора. Комплекс исследований, посвященный решению этих задач, выполнялся в Московском инженерно-физическом институте в период 2003-2006 гг. Основные результаты работы соответственно ходу исследований и изложению в диссертации следующие: 1. Экспериментально получен систематический материал по локальным и средним газосодержаниям в трубе при барботажном режиме (глава 3). Данные обобщены абсолютными и относительными зависимостями и проанализированы в рамках модели потока дрейфа. Предложена одностадийная модель для оценки порядка величины характерных параметров в опускной зоне течения жидкости вблизи стенки (толщины ниспадающей плёнки и средней расходной скорости жидкости в ней). 2. Экспериментально получен новый материал по осредненным параметрам снарядного потока в зависимости от режимного фактора (глава 4). 3. Создана расчётно-теоретическая модель (глава 5), учитывающая изученные физические закономерности снарядного течения. Усовершенствованная модель позволяет вычислять важнейшие временные, пространственные и кинематические параметры снарядного потока в зависимости от режимного фактора барботажа. Научная новизна работы состоит в том, что при проведении экспериментов в условиях каждого единичного опыта получался большой массив данных по истинному газосодержанию и его распределению в канале, а также по всему комплексу взаимосвязанных пространственных и временных параметров ДФП при барботажном режиме. Для истинного газосодержания предложено использование модели потока дрейфа. Создано параметрическое описание и расчётно-теоретическая модель снарядного течения.
Совокупность эффективно работающих средств диагностики, параметрического описания ДФП, расчётно-теоретической модели и экспериментального материала по истинным газосодержаниям, его распределениям и набору характеристик структуры снарядного потока позволяют рассматривать выполненную работу как развитие перспективного научного направления исследований в теплогидравлике двухфазных потоков.
Полученные новые экспериментальные данные по истинным и локальным газосодержаниям, а также по структуре снарядного течения при барботажном режиме могут служить научной основой для дальнейших исследований процесса совместного течения жидкости и газа, а также создания приборов для измерения истинного газосодержания.
Выполненные исследования раскрывают физические закономерности в ДФП и дают практические инженерные рекомендации для расчёта их теплогидровлических характеристик. Эти рекомендации имеют практическое значение для проектных организаций (КБ) при разработке и анализе работы функционирующих современных теплонапряженных энергетических установок в плане повышения их эффективности, надежности и безопасности. В равной мере результаты работы представляются ценными и для исследовательских организаций для совершенствования экспериментальной диагностики структур двухфазных течений и расчётных описаний ДФП, обладающих большой временной и пространственной неравномерностью.
Новые экспериментальные данные по структуре ДФП при барботажном режиме, являются также необходимым экспериментальным материалом для разработки физически обоснованных моделей теплообмена и его кризиса при кипении, гидравлического сопротивления, истинного газосодержания. Основные результаты, изложенные в диссертации, докладывались на научных конференциях МИФИ (секция ядерная энергетика) в 2005, 2006, и 2007гг., на Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену (2006 г.). По результатам исследований, составившим основу диссертации, опубликовано 7 печатных работ и одна статья находится в печати. 1. Экспериментальные данные по локальным и средним газосодержаниям в трубе при барботажном режиме. Данные обобщены размерными и безразмерными зависимостями и проанализированы в рамках модели потока дрейфа. 2. Экспериментальные данные по усредненным пространственным и временным параметрам структуры восходящего снарядного потока при барботажном режиме. 3. Оценки толщины ниспадающей плёнки жидкости и её средней расходной скорости движения вблизи стенки трубы. 4. Двухстадийную модель при снарядном барботажном режиме течения, дающую возможность единым комплексом уравнений связать все временные, пространственные, кинематические параметры снарядного потока в зависимости от режимного фактора.
Модель потока дрейфа для истинного объёмного газосодержания
Для измерения объёмной концентрации фаз в неоднородных потоках используются различные методы, основанные на зависимости какого-либо параметра от концентрации. Применение того или иного метода предопределяется особенностями процесса и конкретными задачами исследования [3].
Газожидкостной поток отличается явно выраженной гетерогенностью, случайностью и неопределенностью формы межфазных поверхностей, внутренней нестационарностью распределения фаз по сечению канала. Следовательно, методика измерений, применяемая для изучения структуры такого потока, кроме высокой точности, должна удовлетворять требованиям малой инерции, слабой зависимости измерения от структуры потока и неинформативных факторов. Одним из возможных методов, в целом отвечающим этим требованиям, является резистивный метод измерения истинного объемного газосодержания. Сущность резистивного метода заключается в использовании связи активной электропроводности двухфазной среды в контрольном объеме кондуктометрической измерительной ячейки, содержащий два или более электродов (различной конфигурации), с истинным газосодержанием. По своим метрологическим характеристикам эта методика не уступает, а по ряду параметров и превосходит наиболее часто применяемый на практике метод гамма-просвечивания [3]. Теоретические основы резистивного метода могут быть проиллюстрированы при рассмотрении электропроводимости двухфазной среды для наиболее типичных форм течения газожидкостного потока.
Для измерения среднего по сечению истинного газосодержания используется датчик с поперечным электрическим полем (рис. 2-3). Датчик представляет собой двухэлектродную кондуктометрическую ячейку, в которой сегментные электроды расположены в соответствующих вырезах диэлектрического вкладыша. Такая конструкция датчика не создаёт дополнительного гидравлического сопротивления и не вызывает нежелательных возмущений, способных изменить структуру потока.
Электрическая схема для измерения среднего газосодержания с помощью датчика представлена на рис. 2-4. Мостовая схема запитывается стабилизированным синусоидальным током с частотой 1 кГц от генератора 1 (ГЗ-56/1). Эта частота существенно выше частоты следования снарядов. В одно из плеч моста включен интегральный датчик. Его сопротивление меняется от R=0 ((р=0) до оо (ф=1). В качестве компенсирующего сопротивления используется магазин сопротивлений RK, и магазин из конденсаторов С.
Мост балансируется (нулевое напряжение на диагонали ОА) при сопротивлении датчике (Ro), соответствующем его заполнению жидкостью ( р = 0). Для балансировки используется не только активное переменное сопротивление. Поскольку в схеме есть и емкостные составляющие, точную балансировку моста можно осуществить с помощью компенсирующих емкостей. Полной балансировке моста соответствует нулевое показания на приборе КСП-4 ( (р = 0). При появлении в датчике газа ( # 0, R R0) баланс моста нарушается, на диагонали О-А появляется сигнал переменного напряжения (1 Кгц), промоделированный мгновенным газосодержанием в датчике.
Если датчик заполнен одним газом ( р = l, R= » ), сигнал с моста становится максимальным (Umax). Первоначально, при настройке схемы (цепь датчика разрывается) (рис. 2-4), показания автоматического электронного потенциометра КСП-4 настраиваются на конец шкалы (100% или р =1). С помощью переключателя можно менять соотношение плеч моста. Измерения проводились при отношении R1/R2 плеч 9:1 (в [18] отмечено, что при соотношении Ri/R2=9:l погрешности, возникающие в этом случае не велики). Сигнал переменного напряжения с диагонали моста подаётся на вход выпрямляющего устройства, собранного на базе модернизированного милливольтметра (7) (ВЗ-14) с глубокой обратной связью, и через RC-фильтр (8) выпрямленный ток поступает на прибор КСП-4 (9). Постоянная времени интегрирования может меняться от 0,005 с до 10 с. После интегрирования сигнал поступает на самопишущий прибор КСП-4. С КСП-4 снимаются показания р . Сигнал с моста также подается через усилитель мощности (3) на шлейфовый осциллограф (4) типа Н-117. Осциллограф 10 тип С1-70 облегчает настройку схемы на "нуль" и позволяет визуально наблюдать режимы течения в процессе работы. Шлейфовый осциллограф Н-117 служит для снятия шлейфограмм мгновенных изменений среднего газосодержания. Эти измерения дают более детальную информацию о временных и пространственных неравномерностях в структуре газожидкостного потока.
Локальное электрозондирование потока для измерения локального газосодержания также осуществляется резистивным методом, который основан на разности активной электропроводности жидкости и газа. Но в отличие от метода измерения среднего газосодержания размеры контрольного объема измерения должны быть намного меньше, размеров дискретной фазы и тем более линейных размеров сечения канала. Для локальных измерений обычно используются зонды с одной или двумя иглами. Этот метод весьма прост, надежен, его эффективно использовали многие исследователи.
Среднее газосодержание в сечении канала в стади следования снарядов
Отклонение формы сигналов от идеальной формы затрудняет измерение газосодержания. Неодинаковость входных и выходных фронтов сигнала, а также наличие сигналов с U Umax от малых пузырей вносит некоторую систематическую погрешность в измерение локального газосодержания. срабатывания пересчётного устройства, величины напряжения от генератора, а также от степени усиления сигнала усилителем (3) (рис. 2-7).
Можно примерно оценить влияние выбора уровня дискриминации на результаты измерения газосодержания. Если бы время осушения и смачивания иглы пузырём, а следовательно и соответствующие формы сигнала были линейны, то из геометрических соображений очевидно, что уровень дискриминации для больших пузырей и газовых снарядов надо было бы выбирать около 0,5 Umax. Исходя из априорного качественного анализа, кривая зависимости ф от m должна иметь три характерных участка: При т—»1 значения ф должны с большой крутизной стремиться к нулю. При т— 0 значения ф должны с большой крутизной стремиться к единице. Между этими областями зависимость ф от m должна быть существенно более слабой. Чувствительность схемы должна быть достаточно высокой, чтобы зафиксировать начало появления пузырька, т.к. фронт огибающей сигнала имеет не бесконечную крутизну. С другой стороны, чувствительность схемы должна быть не столь высокой, чтобы фиксировать пузыри, проходящие близко, но не попадающие на иглу. Специальные опыты и расчёты по изучению сигнала от зонда показали, что даже большой пузырь, проходящий вблизи, но не касающийся иглы, вызывает сигнал не более 0,02 Umax. Это означает, что выбор уровня дискриминации т=0,1 не является настолько низким, что будет способствовать регистрации факта присутствия газа в соседних зонах. Необходимым условием является хорошая балансировка схемы и малые Umjn или паразитные новодки ((0,01 -Ю,02) Umax), выполнить которые не представляет большого труда. В [18] рекомендуется т=0,1.
Методическая погрешность измерения резистивным датчиком среднего газосодержания обусловлена двумя основными причинами: несоответствием реального процесса теоретическим моделям и неидеальностью измерительной схемы. При протекании электрического тока в кондуктометричсскои ячейке может наблюдаться явление электролиза и поляризации. Этот процесс сопровождается нежелательным выделением на электродах продуктов диссоциации жидкой фазы. Характер конкретного влияния этого явления на результат измерения зависит от того, что именно образуется при диссоциации, и, таким образом, величина обусловленной электролизом погрешности непосредственно определяется физическими свойствами жидкости. Увеличение частоты напряжения (выше v =1 к Гц), подаваемого на электроды, способствует уменьшению этой погрешности.
Распределение фаз по сечению канала может отличаться существенной неравномерностью: в зависимости от режима течения и расходных параметров потока реализуются профили газосодержания как с максимумом в центре канала, так и с резко выраженными максимумами вблизи стенок. В связи с этим особенно важным было изучение характеристик поля чувствительности в контрольном объёме датчика. Было установлено, что для осесимметричных потоков связанная с неравномерностью поля чувствительности относительная погрешность измерения в самых неблагоприятных случаях будет не более 1 - 2%.
Сильное влияние на точность измерения оказывает изменение проводимости жидкой фазы. В принципе, исключение этого фактора возможно либо с помощью введения соответствующих поправок, либо с помощью автокомпенсации. В данной работе этот вопрос решался поддержанием в течение непрерывной серии экспериментов постоянной температуры жидкости и периодической проверкой настройки нулевой точки при р = 0. В тех случаях, когда по тем или иным причинам в конце серии опытов при # 0 наблюдался разбаланс измерительной схемы более 1%, данные отбраковывались. И, наконец, величина погрешности измерения, связанная с неидеальностью измерительной схемы, не превышает (1-2)%. Для проверки метрологических характеристик резистивной методики на предыдущих этапах исследований использовалось несколько методов, основанных на других физических принципах: 1) метод набухания двухфазного слоя: этот метод основан на расчёте газосодержания по степени подъёма уровня жидкости в рабочем участке при барботажном режиме; 2) метод сравнения: сравнивались результаты интегрирования профиля локального газосодержания с результатами измерения среднего газосодержания интегральным датчиком; 3) метод гидравлического сопротивления, при котором для низкоскоростных двухфазных потоков производится измерение перепада давления между сечениями канала расположенными на фиксированном друг от друга расстоянии. На основе сопоставления разных методов измерения газосодержания было установлено, что между ними нет существенных систематических расхождений и абсолютная величина погрешности резистивного метода может быть оценена величиной ±0,02 (по # ).
Для обеспечения возможности определения амплитудных и частотных характеристик структуры газожидкостного потока и определения режима течения (пузырьковый, снарядный или кольцевой и т.п.) необходима фиксация мгновенного значения сигнала, снимаемого непосредственно с мостовой схемы первичного преобразователя. Наиболее доступным способом фиксации является запись исследуемого сигнала с помощью шлейфового осциллографа на фоточувствительную бумагу.
При малых массовых расходных паросодержаниях (0-0,01) наблюдается пузырьковый режим течения. Истинное объёмное паросодержание при пузырьковом режиме меняется в диапазоне р =0- 10%. Частота следования пузырьков достигает десятков герц, она почти пропорциональна массовой скорости потока. При увеличении массового расходного паросодержания в диапазоне ( 0,02) наблюдается снарядный режим течения, который характеризуется сильной неоднородностью потока, обусловленной чередованием жидкостных пробок, имеющих пузырьковую структуру и паровых снарядов, более близких к кольцевой структуре.
