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1、实验一 两相流流型与参数测量一、实验目的: 1. 熟悉台架,掌握流量测量仪表的使用； 2. 观察水平管中不同流型的特点； 3. 根据各工况点实验数据绘制曲线。二、实验内容实验测量数据：(1) 测取不同情况下气相，液相流量；记录(2) 判别流型要求：(1) 实验数据汇总表；(2) 绘制曲线(3) 根据实验数据用Weisman图判别流型三、实验原理根据各工况点的实验数据计算1)、b:其中：P,T试验段中压力及水温；,测得的空气压力及温度；浮子流量计读数.V由频率表测得的频率读数计算得到，由涡轮流量变送器测量。2)、X:式中:M”=V” G=V”标准状态下压力、温度；(.) (空气在标准状态下)M”
2、=V由试验段压力P,t查水及水蒸气表；3).、W及W(汽相折算流速,液相折算流速)(d=25mm)4)、(修正系数):(pq)一般p=1.2,d=25mm,取.四、实验报告内容：1、实验数据及处理数据汇总表测量数据：空气：;水：f,;测量段：p2、绘制曲线；3、流型判别；4、结果分析。实验二 两相流摩阻梯度一、实验目的：1. 掌握差压传感器测量差压的仪表使用；2. 熟悉全流和折算系数的数据处理二、实验原理：在两相流系统中，总压降对于水平直径绝热两相流，则(易测得)这样对整理摩阻数据相当方便。三、压降测量总压降一般使用差压计或差压传感器测量。本台架使用力平衡或差压传感器测量两相流的压降。关于差压
3、传感器的构造及测压原理将在热工测量仪表课中介绍。由测压管取得的差压信号送入差压传感器，经杠杆或放大系统放大由转换器变成电信号，这个电信号用数字电压表测取。不同的压差，数字电压表的读数也不同。差压与读数的关系先进行标定。在进行标定时，是已知的。根据静态标定的数据经回归后即可得到与V的关系。现在台架上的差压传感器的回归方程为：本台架：U：数字电压表读数，单位：mV。四、数据处理 1) X: 根据实验测得的各测点的有关数据： f, v”, P, t, 2) 式中,由实验测得; () () 由试验段P,t查表. 试验段长度,(单位:m) ()五、回归经验公式：最小二乘法是较常用的一种精度较好的数据处理
4、方法。设与x间存在如下关系：回归时：已知， 上式改写成一般形式：Y=C+bZ(Z=设为实验点,共测有n组实验数据.则 次测量的的平均值: 残差: 方差:; 协方差: 故:b=(回归公式); 拟合程度:评价回归经验公式的方法：经验公式的优劣，常用经验公式的计算值与实验测定值的吻合程度来衡量。计算值与实验测定值的差异，在一定程度上反映了经验公式与客观规律之间的吻合程度。为表示这种差异，通常用下列两种方法：平均偏离度与最大偏离度。平均偏离度：a偏离度是指实验测定值在经验曲线附近的分离程度。当经验关系式为直线时，若以 经验关系式各实验值； 相应的实验测定值；偏差：各实验点与经验公式计算值的偏差：(i=
5、1,2,3,.,i,.n)各点的相对偏差：平均偏离度(a):表示实验测定值对经验公式的平均分散程度；(或)平均偏离度：a大表示经验公式差，或实验不够标准（测量误差大）最大偏离度(K)是指各点相对偏差中绝对值最大者。(或)故：，六、实验报告：1.实验数据汇总表；V”,f,P,t;2.实验数据处理汇总表；3.回归经验公式，哈利曲线；4.回归经验公式评价，计算；1).平均偏离度；2).最大偏离度；七、思考题：1.什么叫平均偏离度？最大偏离度？实验三 水平管空隙率的测量一、实验目的：1.基本掌握用g仪测量空隙率的方法；2.了解b与j间的关系。二、实验原理：g射线衰减法测量j是目前应用最多的一种方法。原
6、因是这种方法使用简便，能在不干扰流场的情况下准确地测量j。这种方法的基本原理是根据g射线衰减规律来测量j。从核物理中知道，当g射线穿过某一种物质时，g光子将与物质发生光电效应，康普顿散射以及形成电子偶三种方式的相互作用当g光子与物质发生以上三种任何一种作用时，这光子就不能穿透物质。所谓的g射线衰减是指入射g射线通过物质时，由于发生光电效应，康普顿散射以及形成电子偶三种作用，使出射射线强度减弱的情况。研究表明：当射线透过物质时满足单能射线遵守的指数衰减规律，即射线的初始强度（单位为光子数/m2s）与介质的吸收强度I之间的关系为 I=I0exp(-Z) (1)式中 I0衰减前的射线强度； I透过物
7、质后的强度； 物质的吸收系数； Z物质的厚度。将式（1）两端同除I0，并取对数，则 (2)物质的吸收系数只与物质的密度成正比，即=1，若通道中全部是液体，则 (3)若通道中全部是气体，则 (4)若通道中是两相混合物，则 (5)用式(3)减去式(4)，则得 (6)将式(3)减去式(5)，则得 (7)再用式(6)两端除以式(7)两端，则得 (8)由于 (9)则 由以上公式，只需测得Im值，就可以算出相应的值。在几何条件等不变的情况下，即流送尺寸,射线源,从探测器到流送壁面距离不变的情况下，探测器测得的g光子的计数N正比于射线强度，故(A)式可改写成：式中，入射g射线计数（1/s）；N出射g射线计数
8、(1/s)；则式中，为射线穿过结够层及两相混合物后的计数；N为管内充满液体（水）的出射射线计数；N”为管内充满气体的出射射线计数；只要测得N,N”及，即可求得j。三、测量方法：目前常用g射线衰减法测量j的方法有两种：截面测量法，分层测量法。截面测量法：测量系统由射线源，准直器，探测器和二次仪表组成。放射源应根据具体测量对象来选择其种类和强度，一般与材料有关。一般，有机玻璃管源；不锈钢铯源()。源的强度应根据具体的实验条件和要求的精度而定。准直器：孔径：（截面测量法）；射线厚度 ；射线应穿过装有两相混合物的整个截面。这种测量方法只要一次测量就可得到结果。优点：操作方便，瞬时响应快，根据测量结果直
9、接用(8)式就可算出静态，动态，本方法特别适宜用于动态。缺点：测量结果与j分布有关即与流型有关（特别是金属固管流送）。对于固管，当气泡集中在管中心：当气泡偏向边缘：原因：射线束通过各个金属管壁壁厚不同；流送介质厚度不同。分层测量法：测量之前把流道的径向分成若干等份，对每一层分别进行测量，而后再把测得的结果按面积进行平均，即可求得j值。式中，为i层的空隙率；而i层的面积；若通道为固管，设半径为r，射线束宽度为，中心离i层的距离为，则优点：在稳定情况下，可测量j的局部值。由此可知流道内两相径向分布情况，对流型的研究很有价值。缺点：1).要求保持较长时间的稳定，故花费时间长；2).需要一个座标架（精
10、度）；3).不能用于动态测量。四、实验内容：1.分别测得单相水，单相气的出射射线计数；N,N”;2.测得各工况点的数据：P,t,f,V”,五、实验报告内容：1.实验数据汇总表；2.实验数据处理汇总表；六、问题：1.为什么可以用g射线衰减法来测量空隙率？2.试推导g射线衰减法测量j的计算公式：3.g射线衰减法测量空隙率主要有哪些方法？各有什么优点？你认为测量平均空隙率用什么方法较好？实验五 NaI(Tl)闪烁谱仪一、实验目的 1、了解NaI(Tl)能谱仪的结构和工作原理； 2、掌握用谱仪(结合多道和单道)测量能谱技术； 3、测定谱仪的能量分辨率、能量线性和能量刻度。二、实验内容 1、调整谱仪参量
11、，选择并固定最佳工作条件； 2、用多道测量137Cs放射源的能谱； 3、测量137Cs、60Co 放射源的特征峰，进行谱仪的能量刻度；4、测量未知源的能谱并确定射线的能量。三、实验原理1、NaI(Tl)闪烁谱仪NaI(Tl)闪烁谱仪由NaI(Tl)闪烁体、光电倍增管、前置放大器和高低压电源以及线性脉冲放大器、计算机和打印机、多道分析器等电子学设备组成。图1-1是NaI(Tl)闪烁谱仪装置的示意图。图1-1 NaI(Tl)闪烁谱仪装置示意图射线进入闪烁体后产生荧光，通过光导传输到光电倍增管的阴极上打出光电子，经过光电倍增管倍增后被阳极收集并转换成电信号输出。 2、NaI(Tl)闪烁体本实验用到的
12、NaI(Tl)属于无机闪烁体，它是透明的单晶体。为了能使晶体发出的光不被自身吸收，同时又是可见光，须在纯NaI晶体中加入少量的杂质Tl，称为“激活剂”，其主要作用为提高闪烁体的发光效率。当射线进入闪烁体后，与物质原子发生光电效应、康普顿效应和电子对效应，这三种效应的次级电子把能量消耗在NaI(Tl)晶体中，使闪烁体中原子电离、激发产生荧光。由于单能射线所产生的次级电子能量各不相同，甚至对于康普顿效应是连续的，因此相对于单能射线，闪烁探头输出的能谱也是连续的，分布形状决定于三种相互作用的相对贡献。在射线能区，光电效应主要发生在K壳层，其光电子能量为: (1)为K壳层电子的结合能。在发出光电子的同
13、时，外层电子填充K壳层的空穴并发射出X射线。一般这些X射线也发生光电效应而被闪烁体吸收，产生光电子。上述过程几乎是同时发生的，这样输出的脉冲信号叠加到一起，即: (2)这样，光电效应输出脉冲幅度直接代表了射线的能量，此谱峰称为全能峰。康普顿散射产生的反冲电子能量介于0到之间连续分布。电子对效应产生的电子的能量为: (3)为了便于分析射线在闪烁体中可能发生的各种事件对脉冲谱的贡献以及具体实验装置和周围物质可能产生的对脉冲谱的影响，可参考表1-1。表1-1 射线在闪烁体中各种相互作用过程对能谱分布的贡献及周围物质散射对谱形的影响吸收过程123光电效应康普顿散射，散射射线逃逸康普顿散射，散射射线被吸收闪烁体吸收能量从零到，脉冲幅度全能峰内康普顿分布区内全能峰内吸收过程456电子对效应，正电子湮没，射线逃逸电
