基于文丘里管和射线技术的高压湿气虚高修正

为了修正仅用单一节流件测量湿气时因液相存在而导致测量结果虚高的问题,利用水平文丘里管结合伽马射线技术开展了理论分析和实验研究。实验系统管道直径254mm,实验工质气相为氮气,液相为煤油。水平安装的文丘里管入口内径为172mm,直径比为0.58,以喉部设置的伽马射线测量装置测量截面含气率。考虑干度和气液滑速比的影响,基于实验数据进行非线性拟合,提出了新的虚高修正计算模型,并将新模型计算结果同Murdock和Chisholm虚高修正模型进行了对比分析,结果表明:Murdock和Chisholm模型仅能在Lockhart-Martinelli参数位于0.001～0.1的范围内时,与虚高具有高精度线性关系,而新模型能够在Lockhart-Martinelli参数位于0.001～0.275的范围内时,始终与虚高具有高精度线性关系。新模型所需参数均可现场实时测量,具有计算简便、适用范围更宽的特点。     

文丘里高压湿气测量虚高特性数值模拟

给出一种高压条件下文丘里湿气虚高的预测方法．该方法基于计算流体动力学离散相模型,对标准文丘里（直径比为0．55,口径15．24cm）虚高特性进行数值模拟．仿真流体介质为氮气和煤油,工作压力为2MPa、4MPa和6MPa,气相流量为400m3／h、600m3／11、800m3／h和1000m。／h,液相流量范围在0～65．11m2／h之间．数值模拟实验虚高预测结果与英国国家工程实验室高压实流实验数据进行比较,虚高预测值的最大相对误差为5．14％,平均相对误差小于2．8％．同时,将TJU-CFD仿真模型与Steven等7个经典模型的气相流量预测能力进行了比较,在3个压力下．仿真模型依次排序为第2、第4及第3位,最大相对误差小于7．5％,平均误差为2．5％．     

应用强制环状流的湿气双参数测量方法

针对湿气中液相含量测量困难以及湿气流型对测量精度影响较大的问题,首先设计了一种由旋流器和文丘里管喷嘴组成的湿气双参数测量装置。该装置利用旋流器将湿气调整成强制环状流,引入了用强制环状流状态下文丘里管喷嘴节流压差与离心压差之比表示的无量纲数M,分别确定了湿气虚高和液气质量流量比与M和气相弗劳德数Frg之间的关系,进而建立了湿气双参数测量模型。通过数值模拟对测量装置内的流场特性进行了分析,并搭建室内实验平台对建立的湿气测量模型进行了验证。实验结果表明:在气相弗劳德数为0.7～1.5以及Lockhart-Martinelli数为0～0.2的范围内,湿气气相流量测量误差在±3%以内,液相测量误差在±10%以内。该测量方法将为工业生产中湿气的实时测量提供一种新的思路,具有一定的工程意义。     

文丘里法管道煤粉流量测量的实验研究

通过实验确定了用文丘里(Venturi)法测量煤粉流量的可行性。根据实验数据,得出了3种不同管型参数、固气比Z和气体速度u与差压Δp1m、Δp2m的关系,从物理意义上分析了上述关系的合理性,并进一步分析了气固两相流流经文丘里管产生压力损失的机理。从测量精度、重复性和压力损失等方面对3种不同的文丘里管进行了比较研究,得到了设计文丘里流量计的基本方法。在实验的基础上,标定了3种文丘里流量计的系数。实验表明,管径比为0.71的文丘里管测量煤粉流量的最大误差不超过5%。     

文丘里法管道煤粉流量测量的实验研究

通过实验确定了文丘里法测量煤粉流量的可行性。首先根据实验数据,得出了3种不同管型参数、固气比Z和气体速度u与差压Δp1m、Δp2m的关系,从物理意义上分析了上述关系的合理性,并进一步分析了气固两相流流经文丘里管产生压力损失的机理。然后从测量精度、重复性和压力损失等方面对3种不同的文丘里管进行了比较研究,得到了设计文丘里流量计的基本方法。最后,在实验基础上,标定了3种文丘里流量计的系数。实验表明,管径比为0.71的文丘里管测量煤粉流量的最大误差不超过5%。     

用于管道煤粉流量测量的文丘里管型设计及优化

为准确测量电站管道煤粉流量,设计了一种基于文丘里法的煤粉流量计。首先采用气固两相流数值模拟的方法,研究不同管型参数对文丘里法测量管道煤粉流量的影响,发现管型参数是影响稀相气固两相流测量结果的关键因素,并由此提出了文丘里管型设计的优化原则。然后从提高测量精度和保证测量稳定性两方面出发,对文丘里流量计进行了设计优化,获得了3种文丘里管的管型参数,可为管道煤粉流量测量的试验研究提供参考。     

用于管道煤粉流量测量的文丘里管型设计及优化

为准确测量电站管道煤粉流量,设计了一种基于文丘里(V en turi)法的煤粉流量计。首先采用气固两相流数值模拟的方法,研究不同管型参数对文丘里法测量管道煤粉流量的影响,发现管型参数是影响稀相气固两相流测量结果的关键因素,并由此提出了文丘里管型设计的优化原则。然后从提高测量精度和保证测量稳定性2方面出发,对文丘里流量计进行了设计优化,获得了3种文丘里管的管型参数,可为管道煤粉流量测量的试验研究提供参考。     

文丘里管流动特性的数值模拟

利用Fluent软件模拟文丘里管在较大雷诺数范围(200～70 000)内的流动情况,给出实际流量与测压管水头差的关系曲线,并与实验结果进行比较.研究结果表明:当雷诺数在2 000～20 000之间时,Fluent的模拟结果与实验结果符合很好.对于实验未给出的雷诺数范围(200～2 000和20 000～70 000)内实际流量和测压管水头差的关系,分别进行计算整理和回归分析,给出其函数关系式.分析喉管相对真空压强与入口速度的关系,得出文丘里管在大小尺寸不变情况下二者之间的关系曲线,并给出文丘里管内部流场分布情况.     

差压 浓度法测量气/固两相流质量流量

提出了一种通过使用文丘里管和电容传感器测量气／固两相混合物的差压和固相浓度来推导固相速度和质量流量的新方法,分别建立了均相流模型和分相流模型,使文丘里管既适用于稀相,也适用于浓相流动情况,扩大了其适用范围·不需测量气体单独流经文丘里管时产生的差压,适于工业上在线实时应用·     

小型文杜里管喉部直径的测定

本文介绍了利用文杜里管测水中气核谱时文杜里管喉部直径对量测结果的影响,对比了各种测量小型文杜里管喉部直径的方法,从而提供了一种精度高达10~(-4)厘米的无接触的量测法——光学聚焦法。应用此法,在气核谱的量测上取得了良好的效果。     

槽式孔板低压湿气计量修正模型

槽式孔板用于湿气计量时,由于气相中夹杂少量液体,差压值会发生显著偏高(即虚高),需要建立修正模型对虚高进行修正。该文对孔径比为0.5的槽式孔板进行了以空气-水为介质的湿气实验研究,分析了虚高与Lockhart-Martinelli参数、气体富劳德数、气液密度比之间的关系,提出了一个新的槽式孔板低压湿气计量修正模型。结果表明,在表压为0.25~0.35 MPa、Lockhart-Martinelli参数为0.02~0.6、气体富劳德数为0.5~2.7的测试范围内,该修正模型能够很好地预测实际虚高,对由于液相存在而引入的气相流量误差进行修正后,气相流量相对误差在97%的置信度下小于±4%,明显优于其他槽式孔板湿气计量修正模型,可以满足生产计量的精度要求。     

可调压中压湿气实验装置的研制

为了更好地模拟湿气两相流体的流动状态,开展基于不同湿气流量测量原理和方法的实验室研究,天津大学流量实验室设计和建造了可调压中压湿气实验装置.该装置设计压力为4,MPa,采用标准表法双闭环式设计,包含独立气体循环管路、独立液体循环管路和实验用混合管路.实验所用介质为空气和水,最高工作压力1.6,MPa,可实现气相流量范围3~1,000,m3/h,液相流量范围0.05~8.00,m3/h.本研究包括该装置结构设计、压损计算、关键设备选型、装置电气控制系统设计和调试等,并通过对系统不确定度分析,得到该可调压中压湿气装置气相测量不确定度为1.00%,液相测量不确定度为0.35%.     

差压浓度法测量气/固两相流质量流量

提出了一种通过使用文丘里管和电容传感器测量气／ 固两相混合物的差压和固相浓度来推导固相速度和质量流量的新方法,分别建立了均相流模型和分相流模型,使文丘里管既适用于稀相,也适用于浓相流动情况,扩大了其适用范围·不需测量气体单独流经文丘里管时产生的差压,适于工业上在线实时应用·     

文丘里洗涤器轴向压力损失的试验研究

文丘里洗涤器是效率最高的湿式洗涤器，但其对于细小粉尘的高捕集效率是以很高的气体压力损失为代价的．本文通过对文丘里洗涤器操作性能的试验研究，描述了不同操作条件下不同文丘里洗涤器内轴向压力损失情况，并分析了产生轴向压力损失的机理及影响因素．     

文丘里管内气液两相环状流传热及流动特性研究

建立了文丘里管内气液两相环状流的一维三组分（气芯、液滴和液膜）模型,并编制程序对各组分温度和压力分布进行了数值计算．建立了相应的实验台,在冷态下测定了气液两相的压力分布,在热态下对烟气的温度分布和气液两相的换热情况进行了测试．理论计算和实验结果对比,二者符合得较好．     

基于相关光谱和差分检测的气体传感系统

基于相关光谱和差分检测技术提出了一种新型的光纤气体传感系统,实现了对微量气体的高灵敏度、高准确度、实时在线检测.首先对该系统进行了详尽的理论分析,然后在合理选择实验器件的基础上搭建了一个光纤气体传感系统,测量乙炔气体的体积分数.该系统不仅消除了光强波动及待测气体中杂质气体的干扰,而且也避免了周围环境中噪声和杂散光的影响.实验结果表明,系统的分辨力可达0.5‰,测量灵敏度为6.62μV,最大绝对误差为0.15‰,相对误差为7.5%,稳定性为2.27%,重复性误差为0.817%.