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旋流型管壁取样分配器技术研究

马宁  
【摘要】: 气液两相流广泛存在于石油、化工、能源等许多工业领域,两相流体的流量测量一直是未能很好解决的一个难题。分流分相法是一种新型气液两相流量测量方法,其特点是从被测两相流体中分流出一部分两相流体,将其分离成单相气体和单相液体,分别用单相流量仪表进行测量,然后根据比例关系推断出被测两相流体的流量。其计量的关键在于分配器是否有一个稳定和确定的分流系数。本文主要研究分流分相法的气液两相流量计量的旋流型管壁取样分配器。 该结构目前已取得一定的研究成果,本文在以往研究的基础上,采用数值模拟与实验相结合的方法,对旋流型管壁取样分配器进行了更深入的研究,主要有以下研究内容: 1、利用大型CFD软件FLUENT,以水为介质,对分配器主要元件的结构参数、操作参数及分配器的整体结构参数进行了三维数值模拟,得到了它们对流场的影响规律。在成功模拟单相流场的基础上,进一步引进两相流模型,得到了各元件的结构及参数对分配器内两相流场的影响。模拟了不同入口气液量的工况下分配器内的流场变化,确定了分配器内部取样孔的开孔位置。 2、制作了电导探针测量液膜厚度的实验装置。利用该装置可实现对液膜厚度的瞬时测量,从而分析旋流器和整流器对流场在时间空间上的整改效果。 3、对旋流型分配器取样装置进行改进,取样腔室改为可拆卸结构,增加了实验装置的多样性,采用了涡街流量计,提高了气相计量精度。实验研究气液相分流系数的特点及影响因素:液相分流系数主要取决于取样孔的数目和大小,而气相分流系数则与分流回路和主回路的相对阻力大小有关。在实验范围内,液相分流系数不受主管气液相流量波动的影响,能够在宽广的流动范围内维持恒定,8孔取样分配器液相分流系数稳定值为0.084,液相流量测量平均误差为2.5%,气相流量测量平均误差为3.5%。


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