利用双差压式节流装置测量湿气

论文摘要

气液两相流是工业领域中一种常见的流动形态,湿气作为气液两相流的一种特殊形态,广泛存在于石油、天然气、化工、能源、冶金、管道运输、医药等各个行业,因此对湿气进行准确的在线分相计量具有非常重要的意义。本文以湿气测量为主要研究内容,在对内锥节流装置和文丘里节流装置湿气测量特性的研究基础上,提出了一种基于内锥和文丘里的双差压湿气测量装置及测量方法,实现了湿气在线非分离的分相计量。本文主要完成了以下的工作:1.对内锥流量计在单相气体测量和湿气测量条件下的相对压力损失进行了实验研究,总结了在这两种情况下内锥流量计的压损特性。2.通过实验对内锥和文丘里的湿气测量特性进行了比较研究,提出了一种湿气测量的新方法,分析了两种流量计湿气虚高特性差异的机理,在此基础上对样机的组合结构进行了优化设计,建立了两套双差压式湿气测量装置样机。3.通过实验分析了两套样机在低压工况下,液相含率、Froude数、压力对样机中内锥流量计和文丘里管虚高特性的影响规律。在实验的基础上对Deleeuw文丘里管虚高模型进行了修正,给出了两种节流比的内锥在低压工况条件下的虚高模型。4.对内锥流量计和文丘里管湿气测量中气液两相的测量精度进行了对比分析,得出文丘里具有较高的液相测量精度,内锥具有较高的气相测量精度,且气液两相精度相互依赖。在此基础上提出了两流量计虚高模型相互迭代的修正方法,通过迭代修正,获得了精度较高的测量值。实验结果表明,对于体积含气率大于99%的湿气,两种组合样机气相流量测量的相对误差在±2%以内,液相流量测量的满度误差在±10%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 气液两相流动
• 1.2 湿气的定义及特点
• 1.3 湿气测量的特性参数
• 1.4 湿气测量的发展与研究现状
• 1.4.1 湿气测量方法
• 1.4.2 差压式流量计湿气测量的发展历程
• 1.4.3 差压式流量计在湿气测量中的应用
• 第二章 多级差压湿气测量的理论基础
• 2.1 差压式流量计的理论基础
• 2.2 差压式流量计湿气测量的虚高理论
• 2.2.1 影响虚高的主要参数
• 2.2.2 差压式流量计湿气测量虚高模型概述
• 2.3 双虚高模型湿气测量概述
• 第三章 差压式流量计永久压力损失研究
• 3.1 流量计压力损失定义
• 3.2 差压式流量计的相对压力损失
• 3.3 内锥流量计相对压力损失实验研究
• 3.3.1 内锥流量计压力曲线数值仿真计算
• 3.3.2 实验方法与实验设计
• 3.3.3 内锥流量计相对压力损失实验结果
• 3.4 小结
• 第四章 多级差压湿气测量样机组合研究
• 4.1 差压式流量计湿气测量特性对比
• 4.2 内锥流量计湿气测量特性对比研究
• 4.2.1 研究目的
• 4.2.2 实验系统
• 4.2.3 实验样机设计
• 4.2.4 实验设计及实验方法
• 4.2.5 实验结果比较分析
• 4.2.6 实验数据分析
• 4.2.7 双虚高模型湿气测量可行性研究
• 4.3 内锥流量计样机流出系数及可膨胀系数标定
• 4.4 差压式流量计湿气测量样机组合方式研究
• 4.4.1 内锥流量计与文丘里流量计湿气测量特性对比研究
• 4.4.2 节流件相互影响研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 低压工况条件下内锥流量计与文丘里流量计湿气测量研究
• 5.1 实验方法及实验参数
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 压力不变时“L-M”参数及Froude 数对虚高影响分析
• 5.2.2 Froude 数不变时压力及“L-M”参数对虚高影响分析
• 5.3 测量参数下的虚高模型建立及误差分析
• 5.3.1 文丘里流量计虚高模型的建立
• 5.3.2 文丘里流量计虚高模型误差分析
• 5.3.3 内锥流量计虚高模型建立
• 5.3.4 建立内锥流量计的虚高模型
• 5.3.5 内锥流量计虚高模型误差分析
• 5.4 本章小结
• 第六章虚高模型多参数迭代求解
• 6.1 多参数迭代求解及迭代收敛性分析
• 6.2 迭代误差比较分析
• 6.2.1 气相误差比较分析
• 6.2.2 液相测量误差分析
• 6.3 本章小结
• 第七章总结与建议
• 7.1 总结
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢