CN110296739A - 一种湿气流量测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于流量测量技术领域，尤其涉及一种湿气流量测量装置及方法。本发明通过连接在测量管本体湿气进入端的气液旋流混合器，气液旋流混合器内固定有压力传感器，测量管本体连接有至少两种不同类型的流量计，压力传感器和测量管本体上连接的所有流量计分别与流量计算仪电连接的技术方案，实现了气液两相流量测量，旋流气液混合器，使气液两相均匀混合近似雾状流，使获取的数据更加接近真实值。本发明通过获取湿气体积流量值和湿气压力数值，经计算得出湿气含气率和湿气含液率，低成本、简单的方式实现了在气井产出湿气气液两相不分离在线计量测量湿气流量。

Description

一种湿气流量测量装置及方法

技术领域

本发明属于流量测量技术领域，尤其涉及一种湿气流量测量装置及方法。

背景技术

气井产出天然气中普遍含有凝析液或地层水，通常称作为湿气，为准确掌握气井产出湿气中气、液产量，现场主要采用气液分离计量工艺，实现湿气中气液两相流量测量。但该工艺流程复杂，投资高。近年来，国内气田应用了各类气液两相不分离计量装置，直接用于气井湿气气液两相计量，如国内专利一种锥形孔板气液两相流量计(ZL201420671672.0)，该流量计通过测量孔板差压波动幅度值(即计算差压方根的相对方差)来计算含液率，进而得出气液流量，但由于湿气气流波动、差压传感器精度等因素影响，差压波动幅度值不能完全反应含液率，导致计量误差增大，适用范围有限。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种气井产出湿气气液两相不分离在线计量的测量湿气流量的装置及方法；本发明的目的之二是提供一种工艺流程简单，降低投资成本的测量湿气流量的装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种湿气流量测量装置，至少包括测量管本体以及连接在测量管本体湿气进入端内的压力传感器，测量管本体连接有至少两种不同类型的流量计，压力传感器和测量管本体上连接的所有流量计分别与流量计算仪电连接；所述的测量管本体上连接有两种不同类型的流量计，分别是热式流量计和涡街流量计；所述的热式流量计和涡街流量计分别与流量计算仪电连接；所述的热式流量计包括加热传感元件、加热控制器、上游温度传感器和下游温度传感器；加热传感元件连接在测量管本体外侧壁上，加热传感元件通过加热控制器与流量计算仪电连接；所述的上游温度传感器的一端连接在加热传感元件上游的测量管本体内，上游温度传感器的另一端与流量计算仪电连接；所述的下游温度传感器的一端连接在加热传感元件下游的测量管本体内，下游温度传感器的另一端与流量计算仪电连接。

还包括连接在测量管本体湿气进入端的气液旋流混合器，所述的气液旋流混合器内固定连接压力传感器。

所述的上游温度传感器和下游温度传感器对称分布在加热传感元件的两端。

所述的涡街流量计包括漩涡发生体、涡街探头和涡街流量变送器；所述的漩涡发生体连接在测量管本体内；涡街探头的一端连接在漩涡发生体输出端的测量管本体内，涡街探头的另一端通过涡街流量变送器与流量计算仪电连接。

所述的漩涡发生体是三角柱挡体结构。

还包括连接在测量管本体湿气进入端的气液旋流混合器，所述的气液旋流混合器内固定连接压力传感器；所述的上游温度传感器和下游温度传感器对称分布在加热传感元件的两端；所述的涡街流量计包括漩涡发生体、涡街探头和涡街流量变送器；所述的漩涡发生体连接在测量管本体内；涡街探头的一端连接在漩涡发生体输出端的测量管本体内，涡街探头的另一端通过涡街流量变送器与流量计算仪电连接。

一种湿气流量的测量方法，包括如下步骤

步骤一：获取湿气体积流量及压力值

通过涡街流量计和热式流量计同时测量获取湿气体积流量，通过压力传感器获取湿气压力值；

步骤二：计算湿气含气率

通过步骤一获取的涡街流量计和热式流量计获取湿气体积流量及压力传感器获取湿气压力值数据，建立流量数学模型，计算出湿气含气率；

步骤三：计算湿气含液率

通过步骤二计算出的湿气含气率，计算得到湿气含液率，湿气含液率＝1-湿气含气率。

所述的步骤二中湿气含气率的计算过程如下

湿气流经管道时在漩涡发生体的旋涡发生体后两侧交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的湿气平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，即公式(1)：

式(1)中：f为旋涡的释放频率，单位为Hz；v为流过旋涡发生体的湿气平均速度，单位为m/s；d为旋涡发生体特征宽度，单位为m；St为斯特劳哈尔数，无量纲，它是雷诺数的函数，当雷诺数Re大约在10²～10⁵范围内，St约为定值；

根据式(1)即可以计算出流过旋涡发生体的湿气平均速度v及体积流量Q_v：

式(2)中：A为湿气流过旋涡发生体的截面积

热式流量计通过测量加热传感元件上下游湿气温差来实现质量流量测量，测量混合湿气质量流量见公式(3)：

式(3)中：Q_m-混合湿气质量流量；C_p-湿气介质的定压比热容；A—热传导系数；K—仪表系数；ΔT-加热传感元件上下游湿气温差；

设混合湿气工况体积含气率为x，则工况体积含液率为1-x；

混合湿气工况密度ρ可按公式(4)计算：

ρ＝ρ_gx+ρ_l(1-x)＝ρ_l-(ρ_l-ρ_g)x (4)

式(4)中液ρ_l、ρ_g分别为液相工况密度、气相工况密度；液相工况密度与标况密度一致，通过取样化验得到；气相工况密度按式(5)计算：

式(5)中p为湿气压力，通过压力传感器13测得；p_o为当地大气压；ρ_go为气相标况密度，通过取样化验得出；

湿气介质的定压比热容C_p可以按照公式(6)计算：

C_p＝C_pl(1-x)+C_pgx＝C_pl-(C_pl-C_pg)x (6)

式(5)中C_pg、C_pl分别为气相定压比热容、液相定压比热容，气、液相定压比热容取固定值，气相定压比热容取2.19kj/(kg.℃)，液相组分主要为水，液相定压比热容取4.2kj/(kg.℃)；

将公式(2)、(3)带入公式Q_m＝ρ.Q_v，有式(7)：

ρ.C_p＝K.A.ΔT/Q_v (7)

将公式(4)、(6)带入式(7)，得到以工况体积含气率为x为变量的一元二次方程，见式(8)：

(C_pl-C_pg)(ρ_l-ρ_g)x²-[(C_pl-C_pg)ρ_l+(ρ_l-ρ_g)C_pl]x+C_plρ_l-K.A.ΔT/Q_v＝0

(8)

求解式(8)得工况体积含气率为x为：

式(9)中：

a＝(C_pl-C_pg)(ρ_l-ρ_g)

b＝-(C_pl-C_pg)ρ_l-(ρ_l-ρ_g)C_pl

c＝C_plρ_l-K.A.ΔT/Q_v

x在0-1之间，取式(9)两个值中在0-1之间的值为工况体积含气率x；

湿气工况体积含气率与湿气中气、液相工况体积流量关系分别见公式(10)、(11)：

Q_vg＝Q_v.x (10)

Q_vl＝Q_v.(1-x) (11)

根据测量的湿气压力、温度参数，由理想气体状态方程即计算出标况气相体积流量；标况液相体积流量与工况下一致。

有益效果：

本发明通过连接在测量管本体湿气进入端的气液旋流混合器，气液旋流混合器内固定有压力传感器，测量管本体连接有至少两种不同类型的流量计，压力传感器和测量管本体上连接的所有流量计分别与流量计算仪电连接的技术方案，实现了气液两相流量测量，旋流气液混合器，使气液两相均匀混合近似雾状流，使获取的数据更加接近真实值。本发明通过获取湿气体积流量值和湿气压力数值，经计算得出湿气含气率和湿气含液率，低成本、简单的方式实现了在气井产出湿气气液两相不分离在线计量测量湿气流量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明涡街与热式流量计组合测量湿气流量的装置结构示意图；

图2是本发明连接流程示意图。

图中，1-气液旋流混合器；2-涡街流量计；3-热式流量计；4-加热传感元件；5-加热控制器；6-上游温度传感器；7-下游温度传感器；8-漩涡发生体；9-涡街探头；10-涡街流量变送器；11-信号线；12-流量计算仪；13-压力传感器；14-测量管本体；a-湿气流动方向。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

根据图1、图2所示的一种湿气流量测量装置，至少包括测量管本体14以及连接在测量管本体14湿气进入端内的压力传感器13，测量管本体14连接有至少两种不同类型的流量计，压力传感器13和测量管本体14上连接的所有流量计分别与流量计算仪12电连接；所述的测量管本体14上连接有两种不同类型的流量计，分别是热式流量计2和涡街流量计3；所述的热式流量计2和涡街流量计3分别与流量计算仪12电连接；所述的热式流量计2包括加热传感元件4、加热控制器5、上游温度传感器6和下游温度传感器7；加热传感元件4连接在测量管本体14外侧壁上，加热传感元件4通过加热控制器5与流量计算仪12电连接；所述的上游温度传感器6的一端连接在加热传感元件4上游的测量管本体14内，上游温度传感器6的另一端与流量计算仪12电连接；所述的下游温度传感器7的一端连接在加热传感元件4下游的测量管本体14内，下游温度传感器7的另一端与流量计算仪12电连接。

在实际使用时，涡街流量计3和热式流量计2安装位置可互换。热式流量计2和涡街流量计3通过信号线11将相关数据传输至流量计算仪12。通过热式流量计2和涡街流量计3获取的数据进行计算，实现气井产出湿气气液两相不分离在线计量，代替传统的分离计量工艺，简化工艺流程，降低投资。

在实际使用时，加热控制器5输出额定功率给加热传感元件4，并通过信号线11将输出功率传输给流量计算仪12；加热传感元件4紧贴测量管本体14外壁四周将热量传递给测量管本体14内湿气；上游温度传感器6和下游温度传感器7相对于加热传感元件4对称分布，并通过信号线11将温度信号传输给流量计算仪12；加热传感元件4上下游温差与湿气体积流量存在一定关系，通过测量温差可实现湿气流量测量。

本发明在实际使用时，将本发明的进入端通过截断阀与气井井口连接，将本发明的出口端通过闸阀与采气管线连接。本发明中的压力传感器13用于获取测量管本体14内湿气的压力数据，测量管本体14连接有至少两种不同类型的流量计用于获取获取测量管本体14内湿气的体积流量值数据，并通过信号线11将采集的湿气压力数据信号和湿气的体积流量值数据信号传输至流量计算仪12。通过获取的数据进行计算，实现气井产出湿气气液两相不分离在线计量，代替传统的分离计量工艺，简化工艺流程，降低投资。

实施例二：

根据图1所示的一种湿气流量测量装置，与实施例一不同之处在于：还包括连接在测量管本体14湿气进入端的气液旋流混合器1，所述的气液旋流混合器1内固定连接有压力传感器13。

在实际使用时，在测量管本体14湿气进入端的气液旋流混合器1将湿气中气液两相均匀混合近似单相流体，便于准确计量。

实施例三：

根据图1所示的一种湿气流量测量装置，与实施例二不同之处在于：所述的上游温度传感器6和下游温度传感器7对称分布在加热传感元件4的两端。

在实际使用时，本技术方案能够使测试的数据更加准确。

实施例四：

根据图1所示的一种湿气流量测量装置，与实施例一不同之处在于：涡街流量计3包括漩涡发生体8、涡街探头9和涡街流量变送器10；所述的漩涡发生体8连接在测量管本体14内；涡街探头9的一端连接在漩涡发生体8输出端的测量管本体14内，涡街探头9的另一端通过涡街流量变送器10与流量计算仪12电连接。

优选的是所述的漩涡发生体8是三角柱挡体结构。

在实际使用时，漩涡发生体8采用的是现有技术的三角柱挡体结构，湿气流经漩涡发生体8产生分流，并在下游产生漩涡；涡街探头9连接在挡体下游，测量湿气产生漩涡的频率信号，并将频率信号实时反馈给涡街流量变送器10；湿气漩涡频率与流速存在一定关系，涡街流量变送器10实时计算出湿气流速及体积流量，并将结果通过信号线11实时传输给流量计算仪12；流量计算仪将采集信号进行处理，根据内置计算模型实时计算出湿气中气液分相流量。

实施例五：

根据图1所示的一种湿气流量测量装置，与实施例一不同之处在于：还包括连接在测量管本体14湿气进入端的气液旋流混合器1，所述的气液旋流混合器1内固定连接压力传感器13；所述的上游温度传感器6和下游温度传感器7对称分布在加热传感元件4的两端；所述的涡街流量计3包括漩涡发生体8、涡街探头9和涡街流量变送器10；所述的漩涡发生体8连接在测量管本体14内；涡街探头9的一端连接在漩涡发生体8输出端的测量管本体14内，涡街探头9的另一端通过涡街流量变送器10与流量计算仪12电连接。

在实际使用时，从气井井筒出来的湿气经一系列弯头、阀门后进入本装置，首先通过气液旋流混合器1，使湿气中气液两相湿气混合成近似单相湿气的雾状流，然后经过热式流量计2和涡街流量计3，热式流量计2将上游温度传感器6和下游温度传感器7采集的温度信号及加热控制器5输出的功率信号传输至流量计算仪12，涡街流量变送器10通过涡街探头9采集的频率信号计算出湿气体积流量，并将体积流量传输至流量计算仪12，流量计算仪12内置上述计算方法程序，实时计算出气液两相流量。

本发明通过将热式流量计和涡街流量计连接测量含气率，进而实现气液两相流量测量，并在装置前段设置有旋流气液混合器，使气液两相均匀混合近似雾状流，使计算出的混合湿气含气率更加接近真实值，提高了气液流量测量精度。

实施例六：

一种湿气流量的测量方法，包括如下步骤

步骤一：获取湿气体积流量及压力值

通过涡街流量计和热式流量计同时测量获取湿气体积流量，通过压力传感器获取湿气压力值；

步骤二：计算湿气含气率

通过步骤一获取的涡街流量计和热式流量计获取湿气体积流量及压力传感器获取湿气压力值数据，建立流量数学模型，计算出湿气含气率；

步骤三：计算湿气含液率

通过步骤二计算出的湿气含气率，计算得到湿气含液率，湿气含液率＝1-湿气含气率。

优选的是所述的步骤二中湿气含气率的计算过程如下

湿气流经管道时在漩涡发生体8的旋涡发生体后两侧交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的湿气平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，即公式(1)：

式(1)中：Q_v为湿气总工况体积流量；d为涡街流量计旋涡发生体特征宽度，当涡街流量计结构一定时，其为定值；f为旋涡的释放频率，通过涡街探头实时测得；A为湿气流过旋涡发生体的截面积；St为斯特劳哈尔数，无量纲，它是雷诺数的函数，当雷诺数Re大约在10²～10⁵范围内，St约为定值。

热式流量计通过测量加热传感元件上下游湿气温差来实现质量流量测量，测量混合湿气质量流量见公式(2)：

式(2)中：C_p为湿气介质的定压比热容，与湿气含气率相关；A—热传导系数；K—仪表系数；ΔT-加热传感元件上下游湿气温差；

设混合湿气工况体积含气率为x，则工况体积含液率为1-x；

湿气的定压比热容C_p可以按照公式(3)计算：

C_p＝C_pl(1-x)+C_pgx＝C_pl-(C_pl-C_pg)x (3)

式(3)中C_pg、C_pl分别为气相定压比热容、液相定压比热容，气井生产过程中一定阶段内压力、温度变化不大，气、液相定压比热容变化很小，可取定值；气井产出湿气中气相组分主要为甲烷，气相定压比热容可取2.19kj/(kg.℃)，液相组分主要为水，液相定压比热容可取4.2kj/(kg.℃)。

涡街流量计与热式流量计测量湿气总流量应相等，即有：

Q_m＝ρ.Q_v (4)

式(4)中ρ为湿气工况密度ρ，可按公式(5)计算：

ρ＝ρ_gx+ρ_l(1-x)＝ρ_l-(ρ_l-ρ_g)x (5)

式(5)中液ρ_l、ρ_g分别为液相工况密度、气相工况密度。液相工况密度与标况密度一致，可取样化验得出；气相工况密度可按式(6)计算：

式(6)中p为湿气压力，通过压力传感器13测得；p_o为当地大气压；ρ_go为气相标况密度，可通过取样化验得出。

将公式(2)、(3)、(5)带入公式(4)，得到以工况体积含气率x为变量的一元二次方程，见式(7)：

(C_pl-C_pg)(ρ_l-ρ_g)x²-[(C_pl-C_pg)ρ_l+(ρ_l-ρ_g)C_pl]x+C_plρ_l-K.A.ΔT/Q_v＝0

(7)

求解式(7)得工况体积含气率为x为：

式(8)中：

a＝(C_pl-C_pg)(ρ_l-ρ_g)

b＝-(C_pl-C_pg)ρ_l-(ρ_l-ρ_g)C_pl

c＝C_plρ_l-K.A.ΔT/Q_v

x应在0-1之间，取式(8)两个值中在0-1之间的值为工况体积含气率x；

湿气工况体积含气率与湿气中气、液相工况体积流量关系分别见公式(10)、(11)：

Q_vg＝Q_v.x (9)

Q_vl＝Q_v.(1-x) (10)

根据测量的湿气压力、温度参数，由理想气体状态方程即可计算出标况气相体积流量；标况液相体积流量已工况液相体积流量一致。

综上所述，本发明通过连接在测量管本体湿气进入端的气液旋流混合器，气液旋流混合器内固定有压力传感器，测量管本体连接有至少两种不同类型的流量计，压力传感器和测量管本体上连接的所有流量计分别与流量计算仪电连接的技术方案，实现了气液两相流量测量，旋流气液混合器，使气液两相均匀混合近似雾状流，使获取的数据更加接近真实值。本发明通过获取湿气体积流量值和湿气压力数值，经计算得出湿气含气率和湿气含液率，低成本、简单的方式实现了在气井产出湿气气液两相不分离在线计量测量湿气流量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指Q_m＝ρ.Q_v示也相应地随之改变。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述，近视本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种湿气流量测量装置，其特征在于：至少包括测量管本体(14)以及连接在测量管本体(14)湿气进入端内的压力传感器(13)，测量管本体(14)连接有至少两种不同类型的流量计，压力传感器(13)和测量管本体(14)上连接的所有流量计分别与流量计算仪(12)电连接；所述的测量管本体(14)上连接有两种不同类型的流量计，分别是热式流量计(2)和涡街流量计(3)；所述的热式流量计(2)和涡街流量计(3)分别与流量计算仪(12)电连接；所述的热式流量计(2)包括加热传感元件(4)、加热控制器(5)、上游温度传感器(6)和下游温度传感器(7)；加热传感元件(4)连接在测量管本体(14)外侧壁上，加热传感元件(4)通过加热控制器(5)与流量计算仪(12)电连接；所述的上游温度传感器(6)的一端连接在加热传感元件(4)上游的测量管本体(14)内，上游温度传感器(6)的另一端与流量计算仪(12)电连接；所述的下游温度传感器(7)的一端连接在加热传感元件(4)下游的测量管本体(14)内，下游温度传感器(7)的另一端与流量计算仪(12)电连接。

2.如权利要求1所述的一种湿气流量测量装置，其特征在于：还包括连接在测量管本体(14)湿气进入端的气液旋流混合器(1)，所述的气液旋流混合器(1)内固定连接压力传感器(13)。

3.如权利要求1所述的一种湿气流量测量装置，其特征在于：所述的上游温度传感器(6)和下游温度传感器(7)对称分布在加热传感元件(4)的两端。

4.如权利要求1所述的一种湿气流量测量装置，其特征在于：所述的涡街流量计(3)包括漩涡发生体(8)、涡街探头(9)和涡街流量变送器(10)；所述的漩涡发生体(8)连接在测量管本体(14)内；涡街探头(9)的一端连接在漩涡发生体(8)输出端的测量管本体(14)内，涡街探头(9)的另一端通过涡街流量变送器(10)与流量计算仪(12)电连接。

5.如权利要求4所述的一种湿气流量测量装置，其特征在于：所述的漩涡发生体(8)是三角柱挡体结构。

6.如权利要求1所述的一种湿气流量测量装置，其特征在于：还包括连接在测量管本体(14)湿气进入端的气液旋流混合器(1)，所述的气液旋流混合器(1)内固定连接压力传感器(13)；所述的上游温度传感器(6)和下游温度传感器(7)对称分布在加热传感元件(4)的两端；所述的涡街流量计(3)包括漩涡发生体(8)、涡街探头(9)和涡街流量变送器(10)；所述的漩涡发生体(8)连接在测量管本体(14)内；涡街探头(9)的一端连接在漩涡发生体(8)输出端的测量管本体(14)内，涡街探头(9)的另一端通过涡街流量变送器(10)与流量计算仪(12)电连接。

7.一种湿气流量的测量方法，其特征在于：包括如下步骤

步骤一：获取湿气体积流量及压力值

通过涡街流量计和热式流量计同时测量获取湿气体积流量，通过压力传感器获取湿气压力值；

步骤二：计算湿气含气率

通过步骤一获取的涡街流量计和热式流量计获取湿气体积流量及压力传感器获取湿气压力值数据，建立流量数学模型，计算出湿气含气率；

步骤三：计算湿气含液率

通过步骤二计算出的湿气含气率，计算得到湿气含液率，湿气含液率＝1-湿气含气率。

8.如权利要求7所述的一种湿气流量的测量方法，其特征在于：所述的步骤二中湿气含气率的计算过程如下

湿气流经管道时在漩涡发生体(8)的旋涡发生体后两侧交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的湿气平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，即公式(1)：

式(1)中：f为旋涡的释放频率，单位为Hz；v为流过旋涡发生体的湿气平均速度，单位为m/s；d为旋涡发生体特征宽度，单位为m；St为斯特劳哈尔数，无量纲，它是雷诺数的函数，当雷诺数Re大约在10²～10⁵范围内，St约为定值；

根据式(1)即计算出流过旋涡发生体的湿气平均速度v及体积流量Q_v：

式(2)中：A为湿气流过旋涡发生体的截面积

热式流量计通过测量加热传感元件上下游湿气温差来实现质量流量测量，测量混合湿气质量流量见公式(3)：

式(3)中：Q_m-混合湿气质量流量；C_p-湿气介质的定压比热容；A—热传导系数；K—仪表系数；ΔT-加热传感元件上下游湿气温差；

设混合湿气工况体积含气率为x，则工况体积含液率为1-x；

混合湿气工况密度ρ可按公式(4)计算：

ρ＝ρ_gx+ρ_l(1-x)＝ρ_l-(ρ_l-ρ_g)x (4)

式(4)中液ρ_l、ρ_g分别为液相工况密度、气相工况密度；液相工况密度与标况密度一致，通过取样化验得到；气相工况密度按式(5)计算：

式(5)中p为湿气压力，通过压力传感器13测得；p_o为当地大气压；ρ_go为气相标况密度，通过取样化验得出；

混合湿气介质的定压比热容C_p可以按照公式(6)计算：

C_p＝C_pl(1-x)+C_pgx＝C_pl-(C_pl-C_pg)x (6)

式(5)中C_pg、C_pl分别为气相定压比热容、液相定压比热容，气、液相定压比热容取固定值，气相定压比热容取2.19kj/(kg.℃)，液相组分主要为水，液相定压比热容取4.2kj/(kg.℃)；

将公式(2)、(3)带入公式Q_m＝ρ.Q_v，有式(7)：

ρ.C_p＝K.A.ΔT/Q_v (7)

将公式(4)、(6)带入式(7)，得到以工况体积含气率为x为变量的一元二次方程，见式(8)：

(C_pl-C_pg)(ρ_l-ρ_g)x²-[(C_pl-C_pg)ρ_l+(ρ_l-ρ_g)C_pl]x+C_plρ_l-K.A.ΔT/Q_v＝0 (8)

求解式(8)得工况体积含气率为x为：

式(9)中：

a＝(C_pl-C_pg)(ρ_l-ρ_g)

b＝-(C_pl-C_pg)ρ_l-(ρ_l-ρ_g)C_pl

c＝C_plρ_l-K.A.ΔT/Q_v

x在0-1之间，取式(9)两个值中在0-1之间的值为工况体积含气率x；

湿气工况体积含气率与湿气中气、液相工况体积流量关系分别见公式(10)、(11)：

Q_vg＝Q_v.x (10)

Q_vl＝Q_v.(1-x) (11)

根据测量的湿气压力、温度参数，由理想气体状态方程即计算出标况气相体积流量；标况液相体积流量与工况下一致。