高压条件下气液两相流动特性及设备安全性研究

郭金华¹，卢 震²，卢 瑶²

（1.山东知本安全技术有限公司，山东  济南  250101；2.菏泽市和馨安防科技有限公司，山东 菏泽 274000）

摘  要：高压条件下气液两相流动对工业设备安全具有重要影响，通过2~20MPa压力范围实验，研究了高压下两相流动的流型转化、压降特性、传热系数及安全临界参数。结果表明，随压力增加，气液密度比减小导致流型边界显著位移，高压条件下摩擦压降降低20%~35%，但局部压降增加，气液界面不稳定性增强使设备振动与疲劳损伤风险提高15%~25%；基于实验数据构建的安全评估模型预测精度达92.3%，为工业设备安全运行提供理论支持和实用指导。

关键词：高压两相流动；流型转化；压降特性；传热特性；设备安全性

0  引言

气液两相流动在化工、能源、核电等工业领域应用很广泛，工作压力升高时，流体物性参数会发生显著变化，这使得流动特性和常压条件下存在着本质差异，高压两相流动过程中可能出现的不稳定性问题，会直接威胁设备结构完整性和运行方面的安全。国内外对常压及中压条件下两相流动特性研究较充分，然而对高压条件尤其超过10MPa的流动机理等系统研究仍不足，深入探究高压条件下气液两相流动规律与安全控制方法，对保障工业设备安全运行和提高系统效率有重要价值。

1  研究方法与实验装置

1.1  高压两相流动实验系统构建

实验系统采用闭式循环结构，由高压供液系统、测试段、气体供应系统、分离器和数据采集系统组成，如图1所示。

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