双光纤探针法测量脉冲筛板萃取柱水力学参数

摘要

两相流是指空气(蒸汽)与液体同时流动或者两相不互溶的液体混合。它普遍存在于发电厂、核反应堆、气流柱、热转换设备及深海石油回收钻井平台之中。两相流最主要的一个特点就是存在液-液两相界面，在多相流实验研究中，用探针对局部相进行探测是非常重要的方法。液-液两相流实验中使用的任何技术都需要能够很好地提供分散相和连续相的详细数据，例如离散型测量点处的液滴尺寸、液滴速度和两相流速。
　　本文介绍了一种新型双光纤探针系统，该系统能够在煤油-水这组特别的参照体系形成的两相流中测量液滴速度、液滴尺寸、局部存留分数以及区分所在的特性操作区。此外，还研究了相关操作参数对分散相液滴尺寸、分散相液滴速度及分布的影响。光纤探针进行测量的过程是在一种大型垂直两相流设备中的塔的中心线上进行的，本次试验使用的设备是直径为38mm的脉冲筛板萃取柱。测量结果显示利用端部为普通切割面的光纤探针在煤油-水两相流中进行测量效果是非常好的。实验结果表明:分散相液滴直径随着脉冲强度、分散相表观流速、连续相表观流速增大而减小;脉冲强度对分散相液滴直径影响最大，分散相表观流速对其影响则小得多，连续相表观流速对分散相液滴直径的大小几乎没有影响;分散相液滴速度在一个非常狭小的速度区间内变化，分散相液滴速度分布具有明显的概率性；通过双光纤测量的信号图能够辨别测量时脉冲筛板萃取柱中运行情况在5个特性操作区间中的哪一个区。分散相液滴直径的拟合关联式为:?（此处为公式）
　　本文介绍了激光在探针尖端面、煤油液滴的前界面及后界面之间反射的反射情况，并介绍了光纤两相流试验系统的详细布置情况。本文中提到的光纤双探针方法能够在气-液两相流及空气-煤油-水三相流中很好地应用。本文通过实验研究证明了双光纤探针在液-液两相流实验中的可行了，还找到精确测量探针距离的方法，简化了探针制作过程，减小了探针的体积。

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第一章 绪论

1.1核燃料循环

1.2 核燃料后处理

1.3 溶剂萃取设备

1.4脉冲萃取柱

1.5 脉冲筛板柱的流体力学研究

1.6探针法测量技术研究

第二章 实验系统和测量系统

2.1实验流程

2.2实验系统

2.3测量系统

2.4本章小结

第三章 双光纤探针法的测量原理

3.1 光纤探针的测量原理

3.2分散相液滴速度的测量原理

3.3分散相液滴直径的测量原理

3.4分散相存留分数的测量

3.5本章小结

第四章 双光纤探针法测量水力学参数实验研究

4.1分散相液滴直径的影响因素研究

4.2分散相液滴速度分布研究

4.3分散相存留分数的测量

4.4脉冲筛板萃取柱操作区间的确定

4.5实验误差分析

4.6.本章小结

结论与展望

参考文献

符号说明

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢