均速管流量计用于两相流流量测量的研究

本文对均速空在空气-水、蒸汽-水两相流流量测量中的应用进行了研究。导出了相应的数学模型,并通过实验进行了验证和修正。采用了两种型式的均速管,并简单讨论了在两相流应用中均速管的开孔方法。实验结果证明,均速管在两相流测量中的应用是可行的,具有很好的实用性。     

SWP-L628-T天然气、凝析液两相流量计的分析与研究

为实现天然气集输过程的气液气液两相在线计量,通过对两相流孔板差压噪声的深入研究,建立了测量气液两相流质量流量和干度的理论模型。在此基础上,采用8089单片机研制的＂气液两相流双参数测量仪＂,只需用一块标准锐边孔板,配以合适的差压变送器和压力变送器,即可实现气液两相流质量流量和干度的双参数测量,其相对均方偏差分别为±9.0%和±6.5%。     

孔板在两相流中的相分离效应与两相流湿度测量

两相流流过孔板产生相分离。文中用假设的理想化相分离模型和孔板两相流分相模型，论证了孔板的相分离效应产生两相流测量中的孔板差压脉动噪音，孔板差压方根的脉动幅度正比于液相流量。根据这一论证推导了孔板差压噪音法测量两相流质量含液量（湿度）的理论公式。在相比份（干度或湿度）已知的条件下，使用孔板测量两相流的流量已进行了广泛的研究。文中论述的用孔板差压噪音测量湿度的方法与孔板测量两相流量的方法相结合就有可能用单一孔板实现两相流的测量。     

利用孔板及均速管进行空气-水两相流单双参数测量研究

本文利用孔板及均速管的组合对空气-水两相流的流量及质量含气率进行了单、双参数测量研究,给出了两种元件的单参数公式及其双参数组合公式。对3种不同孔径的孔板、4组孔板及均速管间距以及两种型号的均速管进行了研究,获得了比较满意的结果。     

基于PVT法的小通道气液两相流段塞流的流量测量

针对小通道气液两相流段塞流,将常规通道的压力-体积-温度测量法(PVT法)应用于两相流流量测量研究。利用光电传感器、温度传感器以及差压传感器采集上、下游位置的气液两相流流速信号、温度信号和压力信号,然后根据PVT法测量原理实现气液两相流流量测量。实验中采用的小通道内径为5.0 mm。研究结果表明:本文提出的将PVT法应用于小通道气液两相流段塞流流量测量的方法是可行的,两相流互相关流速测量最大相对误差在6%以内,两相流液相流量测量最大相对误差在10%以内。     

湿蒸汽两相流流量及干度的双参数测量研究

本文采用孔板及均速管组合形式,对汽-水两相流的流量及干度的双参数测量进行了实验研究。实验结果表明,这种测量方法可以满足高干度湿蒸汽测量的要求,具有很好的工业适用性。     

气液两相流中液速的电化学测量

理论推导了扩散电流与液速的模型方程,得到了解析解。以此为基础,进行了气液两相中液速电化学测量仪的开发与研究,对电极的材料、形状进行了优选,对电极插入流场而引起的测量偏差进行了补偿,开消除了气相的干扰。应用该注速测量仪研究了下喷环流生物反应器中的液速分布,证实了该气液两相流中液速测量方法的可行性。     

基于光电池阵列的小通道气液两相流气泡参数检测方法

提出一种基于光电池阵列的小通道气液两相流气泡尺寸(气泡截面直径及其截面中心点位置)检测新方法。该方法先利用光电池阵列传感器获得反映小通道内气液两相流气泡截面信息的光强分布信号,然后利用主成分分析对信号降维,最后利用支持向量机(SVM)方法分别建立气泡截面直径和气泡截面中心点位置的测量模型,并进而实现气泡截面直径及其截面中心点位置2个参数的测量。在内径为4.04 mm的水平玻璃管内进行的初步实验研究结果表明本文所提出的基于光电池阵列的小通道气液两相流气泡尺寸检测方法是可行的、有效的。气泡截面中心点位置测量的最大相对误差小于8%,气泡中部截面直径测量的最大相对误差小于10%。     

正方形截面直通道内二次流现象的实验研究

以空气-水为介质,通过可视化实验的方法,对边长为10 mm的正方形截面通道内空气-水垂直上升流动的两相流流型进行了实验研究,表观气速为0.04～100 m/s,表观水速为0.001～6 m/s.观察到了正方形截面通道内两相流动的典型流型,通过管外可视化及内视镜伸入管道内拍摄到清晰的环状流和爬动流流型,证实了正方形截面直通道内存在"二次流"现象,且对气-液两相流动的相分布有较大影响.将正方形截面爬动流与圆通道内的溪状流进行了比较,由于其中的作用力不同,它们在发生条件、流动形态及液膜形状上有很多异同点,圆通道内溪状流的液膜是随机出现和分布的,数条液带、液丝的位置不确定,尺寸相差悬殊.利用单能γ射线传感器测量了正方形通道内爬动流及环状流的液膜厚度,得到壁面上液膜厚度的分布图,证明了正方形通道内随着表观气速的增大,二次流作用逐渐增强,使得壁面上液膜分布的不均匀,壁面中心处液膜最厚.     

浮阀塔板清液高度测量方法的研究

评述了浮阀塔板清液高度的测量方法及存在的问题,设计了挡流帽式测压结构.从清液高度的定义出发,对挡流帽式测压元件和常规测压元件进行了试验研究.结果表明,这种挡流帽式测压元件在浮阀塔板清液高度测量中,可以消除在低气速时塔板上的液面波动和高气速时气体对测压孔的冲击压头而引起的测量误差.用这种方法测量浮阀塔板清液高度简便、准确.     

基于相关法的气-液两相流流型的模糊判别方法

气液两相管流流型的自动识别一直是多相流研究中倍受关注的问题 ,而相关法在气液两相流流量的计量中得到了广泛的应用。在一座试验室规模的多相流综合测试环道上 ,由多传感器系统测得气液两相流动的差压波动信号 ,通过计算传感器间的互相关函数 ,并运用模糊数学理论进行了流型的在线自动识别。实验结果表明 ,此方法是可行的     

不同管径水平管油气两相流压降模型

为得到准确的不同管径水平管气液两相流的压降预测模型,用5号白油和空气在内径为40、60、75 mm,长11.5 m的测试管内进行了水平管气液两相流实验,并结合理论分析研究了不同管径水平管气液两相分层流和环状流压降模型。结果表明:相同气、液量条件下,压降随着管径的增加而减小,且管径对压降的影响较大。结合实验中观察到的流型,分别建立了水平管层流和环状流的压降计算方法,其中层流压降模型中的液相折算系数和环状流压降模型中的气液界面摩擦系数均考虑了管径的影响,新方法对不同管径条件下实验压降预测准确,整体平均绝对误差为6.4%。     

垂直管不同黏度下油气水三相流压降规律研究

为研究垂直管不同粘度油气水三相流压降变化规律以及建立新的三相流压降预测计算方法,依托于中石油气举试验基地多相流试验室,对垂直上升管道中不同粘度油相下的油气水三相流动进行模拟。在固定油水比条件下,通过调整不同油相粘度、气液比、气液流量等参数进行油气水三相流试验,研究油相粘度对油气水三相管流压降变化影响规律。利用CFD软件参考试验工况模拟油气水三相流动,确定在不同粘度条件下气液两相分布情况,通过CFD软件模拟确定油水两相在充分混合后可视为单一非牛顿流体混合相。基于CFD模型结果,将三相流看作油水混合相与气相的两相流动,考虑粘度对摩阻系数的影响,根据非牛顿流体剪切特性建立了新的摩阻系数计算方法,基于M-B模型重新建立了新的压力计算方法。对比试验数据与计算结果,发现压降计算模型误差范围在15%内,满足工程实际需求,说明压降模型具有实用性。     

蒸发管内气液两相流动的数值计算

双流体模型是最近提出的一种计算两相流的方法,在分别求解两相各自的控制方程时考虑了相间的动量、能量和质量输运。本文使用这一模型并借助大型计算机程序(凤凰程序)对蒸发管内气液两相流进行了计算,得到的结果物理上合理。     

参数估计法测量两相流流速

提出用参数估计法处理传感器信号，用流动噪声渡越时间估计法测量两相流流速，这相当于在时域完成白化预滤波再进行广义互相关。当传感器的空间滤波效应使信号频带变窄时，此法可以克服或改善常用的相关估计方法中存在的随机误差较大、分辨率低及动态响应慢等不足。用此法已研制出相应的测量仪表雏型，给出了气水两相流管道的实验结果。     

水平气井井筒气液两相流型预测

准确判断产水水平气井井筒流型是预测其井筒压降、合理制定排水采气方案的关键。水平井沿流向井斜角从90 °到0连续变化,目前尚无描述水平井两相流动的统一流型图,只能分别采用描述水平管、倾斜管和垂直管的3个流型图来分段处理,各流型图实验条件差异大;且产水气井日产水量极小,气液比极高,易超出工程常用气液两相管流流型图的坐标值范围,导致其预测结果误差大。为此研制了水平段-倾斜段-垂直段的水平井空气-水两相流动模拟实验装置,考虑产水气井特高气液比的特点开展了7组管斜角641组水平井气水两相管流流型实验,归纳水平气井的5种流型及其典型特征。引用Duns&Ros定义的无因次气液速度准数,增加管斜角为X轴,绘制了描述水平气井气液两相管流的三维流型图,给出了BP神经网络模型预测水平气井井筒流型的方法。川西气田20口水平气井测压数据验证表明,该流型图预测正确率达90%。     

串并联管路条件下的油水两相流动综合模型

油水两相混合流动是油田开发过程中常见的流动形式。然而,目前的研究主要局限于单一恒径管道内,缺乏对并联或串联管路等复杂管路内流体流动的研究。本文基于管路串并联理论、流型转变准则、双流体模型和均相流模型,建立了复杂管路油水两相流动的综合模型,结合实例对该模型进行了验证,与数值模拟结果进行了比较。研究结果表明,该模型对油水两相在复杂管路中的分流情况和压降均表现出了良好的预测性,在两相体积含水率分别为0%~100%条件下,模型预测的绝对平均百分误差最高为14.4%,总体平均误差为9.8%。