任何流体（气体或液体）由于分子运动，其内部的浓度是均匀的。但当流体与另一液体或固体接触时，根据边界层理论，它的分子向相界面扩散受到阻力，界面上物质的浓度和流体内部的浓度有较大差异。这就是界面浓度的产生。

（图）界面浓度

界面浓度的物理意义是单位混合物容积内包括的气液界面面积。

有浓度变化的一层称为浓度边界层，在此产生物质传递（简称传质）的阻力。

流速对界面浓度有影响。对于一定泡径的气泡，近界面浓度和浓度边界层厚度均呈减小趋势。

（图）界面浓度

界面浓度的求取

NA=kx（xi-x）

NA=ky（yi-y）

两式相比得

（yi-y）/（xi-x）=-kx/ky①

确定xi，yi的方法有两种

（1）若已知溶解度曲线图，过点a，以-kx/ky为斜率作一条直线，该直线与平衡线交一点b，b点的坐标就是所求的界面浓度。

（2）若一平衡线的函数形式y=f（x）②，联立①和②。可得界面浓度。

应用高速数字摄像系统，首先对双头电导探针测量泡状流局部界面浓度的几种模型进行了标定和评价。 使用标定好的双头电导探针技术，对垂直上升管内气液两相泡状流局部界面浓度和含气率分布特性进行了深入的实验研究。试验段为内径40mm的透明有机玻璃管。 根据试验数据的分析结果，发展了一种垂直上升管内气液两相泡状流局部界浓度预测模型。

液相折算速度Jw=0.424m/s，气相折算速度为JG=0.090m/s时，根据相同探针信号，不同模型所得到的局部界面浓度对比结果可知，四种模型均能得到管内的“马鞍型” 径向分布特性，管道壁面区域存在明显的峰值。 但四种模型所得到的局部界面浓度大小差异非常明显。

不同局部界面浓度模型得到的截面平均界面浓度与高速摄像系统测量结果对比可 以看出使用Kataoaka etal.模型处理双头电导探针信号得到的结果与高速摄像系统的界面浓度测量结果最为一致，而其他三种计算方法 得到结果明显偏大 。说明采用Kataoakaetal局部界面浓度计算方法得到的局部界面浓度比另外三种计算方法更为合理。

双头电导探针测量的不同气相折算速度条件下，管内局部含气率分布特性。可见，气泡在流动过程中受到横向升力、湍流扩散力、壁面力等的藕合作用，在管道壁面形成一个含气率峰值，整体呈“马鞍型”分布。 随气相流量增大，壁面峰值的位置略有向管道中心迁移的趋势。 不同气相折算速度条件下，应用Kataoaka模型得到的局部界面浓度径向分布特性与局部含气率的分布十分相似。

从管内局部界面浓度随局部含气率的变化趋势可见，随局部含气率增大，局部界面浓度有明显的增长。 这是因为在气泡直径保持不变情况下，局部含气率的增大势必会引起局部气泡数量的增大，进而引起局部界面浓度的增大 。 考虑局部含气率、不同流动条件下截面平均含气率、以及物性的影响，根据对实验数据回归分析结果得到式中σ、g、pw和pg分别表示气液表面张力、重力加速度、水和空气的密度。提出的局部界面浓度预测关联式，能够很好的对垂直上升管内局部界面浓度分布进行预测。

利用双头电导探针测量技术，研究了水平管内空气-水两相流的界面浓度，并得到了气液两相流的界面特性参数(如气泡速度、气泡尺寸和界面浓度)及其随气液两相流量的变化规律。研究发现 :随着气相流量的增大，各点的气泡速度、气泡尺寸、界面浓度相应增加 ;随着液相流量的增大，除气泡速度随之增大外各点的其它参数随之减小。水平管内界面浓度在同一测量角度的径向分布类似，界面浓度在管内除水平管径方向外，沿其它方向的分布都是非对称的。局部界面浓度在管子的上部最高可达600m-1，此种现象反映了靠近管子上壁的热质交换最为强烈。

由于浮力作用，界面浓度在管内除沿水平管径向的分布是对称的外，沿其它方向的分布都是不对称的。除水平管径向外，界面浓度的峰值出现于截面的上半部，即靠近管子上壁r/R=0.4～0.7处。在θ=90°的测量截面上，界面浓度呈现于管中心处出现峰值情形。随着气相流量的增大，各点的界面浓度相应增加 ;随着液相流量的增大，各点的界面浓度相应减小。随着测量角度θ从0°增加到90°,界面浓度峰值出现的位置逐渐向管中心移动。随着液相流量的增大，界面浓度从靠近管子下壁处的较小值向靠近管子上壁的较大值 增加的趋势逐 渐变缓。值得注意的是，在管内θ=0°时界面浓度最高，其峰值超过了600m-1，而在θ=90°时只有150m -1，这反映出随着测量角度θ从0°增加到90°,界面浓度峰值数值逐渐减小。截面上界面浓度沿某一直径的分布，在不同的气相和液相速度下情况类似。

气泡尺寸是泡状流中很重要的几何参数，对这一参数的重视不够，因为同样的空隙率值可能是数目较多的小气泡或者数目较少的大气泡造成的。由于紊流作用，水平管内的气泡在管内大部分区域均匀分布，但是在靠近管子顶部，气泡尺寸略有减小.在r/R=0.4～0.7区域，气泡尺寸有所增加。其原因之一是浮力的作用使气泡在上部聚集，另一个原因是气泡在靠近管子上壁受强烈的速度梯度作用，在这一区域滞留时间稍长，导致气泡合并或增长。θ=0°时不同径向位置气泡尺寸谱，可以看出 :气泡尺寸的范围很宽，同时存在很小的气泡和较大尺寸的气泡。这一现象被ste-w art称之为“气泡尺寸谱的拖尾现象”,在垂直管泡状流中也可以观察到同样的现象。

气泡速度在θ=0°及θ=90°下的径向分布。可见此时气泡速度的径向分布在不同测量方向上呈现近于相似的分布趋势，不同于管内出现空隙率峰值的现象，也没有观察到气泡速度分布中出现峰值的现象。气泡速度在靠近管子壁面处有所减小，在管内的其它位置 处变化不大，较为平坦。随着液相流量的增大，各点的气泡速度也随之增大。