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《天津大学》 2007年
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基于狭缝文丘里的气液两相流检测技术研究

方立德  
【摘要】: 气液两相流广泛存在石油、动力、化工、冶金、管道运输、医药、制冷等领域。研究气液两相流动机理,准确检测两相流参数具有非常重要的意义。 本文在对标准文丘里管与U形管研究的基础上,提出了一种新的基于狭缝文丘里节流装置的气液两相流测量系统,初步实现了基于流型识别的气液两相流流量测量。本文主要完成了以下的工作: 1.基于分相流动假设与均相流动假设,建立了文丘里管气液两相流的H-S模型,该模型兼有均相模型与分相模型的优点,适用于高压与低压范围,精度在±6.5%以内。同时还建立了神经网络模型,该模型也适用于高压与低压范围,精度在±5%以内。 2.提出了一种新的气液两相流测量系统—狭缝文丘里气液两相流测量系统。理论分析表明,狭缝文丘里管利用对称结构可以减小或消除摩阻压降的影响,中间狭缝处垂直于流向的重位压降的测量同样避免了沿程摩擦阻力的影响。 3.提出了利用垂直于水平流向的重位压差波动信号与时均信号研究气液两相流动特性的方法。垂直于水平流向的重位压差信号与截面含气率直接相关,并且反映了气液两相间的相互作用,重位压差的波动信号与时均信号在不同流型上具有互补作用,将二者结合起来能够很好的识别气液两相流的流型。 4.在气液两相流动下,研究了狭缝文丘里的差压特性。由于狭缝文丘里利用对称结构减小了摩阻压降的影响,使得差压特性与分相流动假设下的一些结论符合得较好。根据不同的流动状态下的差压特性拟合了狭缝文丘里的测量模型,模型的预测误差都在±5%以内。 5.在不同的流动状态下,建立了质量含气率与体积含液率的测量模型并进行了实验验证。以气相为主的气液两相流动中,质量含气率与加速、摩阻压降之比存在线性关系,直线斜率受压力与气相弗劳得数的影响。通过曲线拟合得到关联式,相对误差在±12.5%以内。以液相为主的流动下,根据重位压差与相含率的关系求解体积含液率,求解误差在±5%以内。 6.提出了基于狭缝文丘里测量系统的气液两相流非分离测量方案。对基于流型识别的气液两相流测量方法进行了研究。利用狭缝文丘里重位压差信号在三类流动下的特性,可以直接识别流型,在不同的流型下用相应的测量模型求解气液两相的流量。结果表明该方法是可行的。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O359.1

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