CN202000913U - 一种湿蒸汽/气液分流三通管 - Google Patents
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Abstract
一种湿蒸汽/气液分流三通管,直通管的入口与蒸汽管网连接,直通管出口端与缩放管入口端连通,缩放管出口端与分流管连通。渐缩管的大直径端固定在直通管的内壁上,小直径端与主流管入口端连通。主流管外壁与直通管内壁之间的间隙形成了气液两相流的次流通道。在锥形的渐缩管的管壁上均匀排布有若干个通孔。在主流管的管壁上均匀排布有若干个通孔。本实用新型利用蒸汽自身的流动动力,通过使湿蒸汽经过一次冲击混合、汇流冲击混合和二次冲击混合后,实现了不仅使湿蒸汽能够分流,而且所分流出的各股湿蒸汽其蒸汽干度相同,从而为实现利用盐平衡规律来得出蒸汽管网出口蒸汽干度奠定了可靠的技术手段,为稠油热采的技术监控提供了可行的技术手段。
Description
技术领域
本发明涉及流量测量领域,是一种分流三通管。
背景技术
在石油稠油开采中,采用向采油井下注入高温水蒸气,用蒸汽融化井下稠油,降低稠油的粘度以及提高稠油的流动性,达到使采油机能采油的目的。在这种向采油井下注入高温水蒸气的热力采油过程中,由注汽炉产生高温蒸汽,采用蒸汽管网向数个采油井输送蒸汽。显然,采油的经济性与蒸汽的数量和品质关系密切。由于注汽炉产生的是蒸汽干度小于1的高温湿蒸汽,注入采油井的蒸汽也是高温湿蒸汽,为了提高采油的经济性,对注汽炉的蒸汽干度、以及对高温蒸汽管网各出口蒸汽干度与流量进行监测与控制,是非常重要的。
对于湿蒸汽干度与流量的测量,尽管有许多方法,包括化验方法、非热力学方法和热力学方法,但由于湿蒸汽含有液态的水,是气液两相流流体,其流态多样,表现为气泡流、塞状流、分层流、波状流、弹状流、环状流等,多种流态的其性特征为截而上的蒸汽密度分布极不均匀,这种性态是气液两相流的常态,国内外目前还没有经济与通用的测量仪表,能够准确测量湿蒸汽的干度和流量。
申请号为00102548.1公开号为CN1263263的发明专利,公开了一种锅炉蒸汽干度自动测试和控制方法,该方法分别通过电导率测试探头实时测量出锅炉给水电导率A和炉水电导率B,由X=(B-A)/B这一公式,得出锅炉出口的湿蒸汽干度X。这是一种目前实用且经济的测量锅炉蒸汽干度的仪表和方法。
在采用高温湿蒸汽的热力采油中,注汽炉产生干度为40-85%之间的湿蒸汽,通过蒸汽管网,把高温湿蒸汽输送到数个采油井中。蒸汽管网是由多个管路分支口、多个管网出口组成的管路系统,为了提高热力采油的经济性,需要对各蒸汽管网出口即采油井口的蒸汽干度进行监测与控制。然而,申请号为00102548.1公开号为CN1263263的发明专利“锅炉蒸汽干度自动测试和控制方法”,只能用于测量锅炉出口的蒸汽干度,而不能用于测量蒸汽管网各出口的蒸汽干度,其原因见如下论述。
对无分支的单一湿蒸汽管道而言,它只有一个管道入口和一个管道出口,在管道入口和管道出口之间存在着湿蒸汽水中的盐平衡规律,也就是单一湿蒸汽管道入口的 湿蒸汽水中含盐量与该管道出口的湿蒸汽水中含盐量相同。根据这一盐平衡规律,通过对含盐量的测量,可得出单一湿蒸汽管道出口的蒸汽干度,这也就是申请号为00102548.1公开号为CN1263263的发明专利“锅炉蒸汽干度自动测试和控制方法”可以采用的方法。但对于具有多个管路分支口、多个出口的蒸汽管网而言,现有技术不能用于测量蒸汽管网各出口的蒸汽干度,因为在蒸汽管网中盐平衡规律已不存在了。若还想利用盐平衡规律来解决如何得出蒸汽管网出口蒸汽干度的问题,其突破口就在于是否能够在蒸汽管网中创造出类似于单一湿蒸汽管道盐平衡规律的成立条件,这个成立条件就是:使蒸汽管网在每个管路分支口处,都设置上一个特殊分流三通管,该特殊分流三通管,有两种作用,其一是它能够起到分流的作用,其二是具有最重要作用,即所分流出的两路湿蒸汽的蒸汽干度均相同,这个特殊的分流三通管可称作分流均相三通管。
分流三通管有一个入口两个出口的管网部件,是管网中常用的部件,在管网各分流处采用分流三通将主管道的分为两根管道,使主管道的流体分配为两个支线的流体。现有技术的分流三通管。只具有单一的作用,就是把流量分为两路,它不能进行等蒸汽干度的两路流量分配。均相分流三通管与现有技术的分流三通管不同,它不仅可以直接应用于湿蒸汽气液两相流管网的管路分支口处,还可直接应用于其它气液两相流管网的管路分支口处,实现在管网管路分支口处的等干度分配。
发明内容
为克服现有技术不能准确测量蒸汽管网各出口蒸汽干度的问题,特别是解决如何设计特殊分流三通管的问题,本发明提出一种湿蒸汽/气液分流三通管。
本发明包括直通管、渐缩管、主流管、次流通道、支杆、缩放管和分流管。在分流管的圆周上开有与缩放管出口连接的连接孔。直通管的入口与蒸汽管网来流管道固定连接,直通管的出口端与缩放管入口端连通,缩放管的出口端与分流管的圆周上的连接孔连通。渐缩管的大直径端固定在直通管入口端的内壁上,渐缩管的小直径端与主流管的入口端连通。通过支杆将主流管固定在直通管的内壁上。主流管的外壁与直通管的内壁之间的间隙形成了气液两相流的次流通道。
所述的缩放管由收缩段和扩放段组成;缩放管的喉部,即缩放管最小内径处的直径为0.2-0.8倍的直通管内径;缩放管6的长度为0.5-1.5倍缩放管的外径,并且收缩段和扩放段的长度相同;缩放管的出口与分流管上的连接孔固定连接。
所述的渐缩管为收缩的锥形管;渐缩管的长度为0.1-0.8倍的直通管外径;在渐缩管的管壁上均匀排布有若干个通孔。
所述的主流管是一段有封底的直管,其外径为0.3-0.8倍的直通管外径,长度为0.3-1.2倍的直通管内径;在主流管的管壁上均匀排布有若干个通孔。
与现有技术的分流三通管相比,本发明在技术上所产生的积极效果在于:利用蒸汽自身的流动动力,通过使湿蒸汽经过一次冲击混合、汇流冲击混合和二次冲击混合后,实现了不仅使湿蒸汽能够分流,而且所分流出的各股湿蒸汽其蒸汽干度相同,从而为实现利用盐平衡规律来得出蒸汽管网出口蒸汽干度奠定了可靠的技术手段,为稠油热采的技术监控提供了可行的技术手段。
附图说明
图1是均相分流三通管的结构示意图,共中:
1.直通管 2.渐缩管 3.主流管 4.次流通道 5.支杆
6.缩放管 7.分流管
具体实施方式
实施例一
本实施例为一种湿蒸汽/气液分流三通管,包括直通管1、渐缩管2、主流管3、次流通管4、支杆5、缩放管6和分流管7。其中,直通管1为一段管外径76mm、内径56mm、壁厚10mm、长150mm的直无缝钢管。
在分流管7的圆周上开有与缩放管6出口连接的连接孔;直通管1的入口与蒸汽管网来流管道固定连接,直通管1的出口端与缩放管6入口端连通,缩放管6的出口端与分流管7的圆周上的连接孔连通;渐缩管2的大直径端焊接在直通管1入口端的内壁上,渐缩管2的小直径端与主流管3的入口端连通;通过支杆5将主流管3焊接在直通管1的内壁上;主流管3的外壁与直通管1的内壁之间的间隙形成了气液两相流的次流通道4。
缩放管6由收缩段和扩放段组成;缩放管6的喉部,即缩放管6最小内径处的直径为0.2倍的直通管1内径;缩放管6的长度为0.5倍缩放管6的外径,并且收缩段和扩放段的长度相同;缩放管6的出口与分流管7上的连接孔焊接。
渐缩管2为收缩的锥形管;渐缩管2的长度为0.1倍的直通管1外径;在渐缩管2的管壁上均匀排布着8个直径为2mm的通孔。
主流管3是一段有封底的直管,其外径为0.3倍的直通管1外径,长度为0.3倍的直通管1内径;在主流管3的管壁上均匀排布着30个2mm的通孔。
支杆5有三根,一端焊接在主流管3的外圆周上,另一端焊接在直通管1的内壁上。
当气液两相流从直通管1的入口进入直通管1内后,一部分通过渐缩管2管壁上的通孔进入次流通道4,另一部分通过主流管3管壁上的通孔进入次流通道4。次流通道4内的气液两相流通过缩放管6,进入分流管7,在分流管7内向分流管7的两端流动。
使用时,将本实施例安装在蒸汽管网中各管路分支口处,利用管网内蒸汽自身的流动动力来实现两分流口的湿蒸汽干度相同:道先引导进入气液两相流均相三通管的湿蒸汽进行一次冲击混合,使湿蒸汽的流向改变并使蒸汽流速加快,从而增大蒸汽的冲击搅拌和掺混,驱使湿蒸汽密度均匀分布;第二步,引导经一次冲击混合后的湿蒸汽进行汇流冲击混合,即将湿蒸汽分流为主流湿蒸汽和次流湿蒸汽,改变主流湿蒸汽的出流方向、并引导主流湿蒸汽与次流湿蒸汽进行大角度的冲击掺混,进一步驱使湿蒸汽密度均匀分布;第三步,引导经汇流冲击混合后的湿蒸汽进行二次冲击混合,使湿蒸汽密度更加均匀分布;第四步,引导经二次冲击混合后的湿蒸汽,进入具有两分流口的分流管7,使两分流口的湿蒸汽干度相同。为实现两分流口的湿蒸汽干度相同,本实施例采用双重对称的分流口,即分流口具有几何对称和重力对称的特点。所述的几何对称表现为在分流管7上,两分流口呈面对面的和等直径。所述的重力对称表现为两分流口的蒸汽状态不受重力影响或受重力影响的程度相同。
实施例二
本实施例为一种湿蒸汽/气液分流三通管,包括直通管1、渐缩管2、主流管3、次流通道4、支杆5、缩放管6和分流管7。其中,直通管1为一段管外径76mm、内径56mm、壁厚10mm、长150mm的直无缝钢管。
在分流管7的圆周上开有与缩放管6出口连接的连接孔;直通管1的入口与蒸汽管网来流管道固定连接,直通管1的出口端与缩放管6入口端连通,缩放管6的出口端与分流管7的圆周上的连接孔连通;渐缩管2的大直径端焊接在直通管1入口端的内壁上,渐缩管2的小直径端与主流管3的入口端连通;通过支杆5将主流管3焊接 在直通管1的内壁上;主流管3的外壁与直通管1的内壁之间的间隙形成了气液两相流的次流通道4。
缩放管6由收缩段和扩放段组成;缩放管6的喉部,即缩放管6最小内径处的直径为0.5倍的直通管1内径;缩放管6的长度为1.0倍缩放管6的外径,并且收缩段和扩放段的长度相同;缩放管6的出口与分流管7上的连接孔焊接。
渐缩管2为收缩的锥形管;渐缩管2的长度为0.4倍的直通管1外径;在渐缩管2的管壁上沿渐缩管的周向均匀排布着10个直径为2mm的通孔。
主流管3是一段有封底的直管,其外径为0.5倍的直通管1外径,长度为0.8倍的直通管1内径;在主流管3的管壁上均匀排布着40个2mm的通孔。
支杆5有三根,一端焊接在主流管3的外圆周上,另一端焊接在直通管1的内壁上。
当气液两相流从直通管1的入口进入直通管1内后,一部分通过渐缩管2管壁上的通孔进入次流通道4,另一部分通过主流管3管壁上的通孔进入次流通道4。次流通道4内的气液两相流通过缩放管6,进入分流管7,在分流管7内向分流管7的两端流动。
使用时,将本实施例安装在蒸汽管网中各管路分支口处,利用管网内蒸汽自身的流动动力来实现两分流口的湿蒸汽干度相同:首先引导进入气液两相流均相三通管的湿蒸汽进行一次冲击混合,使湿蒸汽的流向改变并使蒸汽流速加快,从而增大蒸汽的冲击搅拌和掺混,驱使湿蒸汽密度均匀分布;第二步,引导经一次冲击混合后的湿蒸汽进行汇流冲击混合,即将湿蒸汽分流为主流湿蒸汽和次流湿蒸汽,改变主流湿蒸汽的出流方向、并引导主流湿蒸汽与次流湿蒸汽进行大角度的冲击掺混,进一步驱使湿蒸汽密度均匀分布;第三步,引导经汇流冲击混合后的湿蒸汽进行二次冲击混合,使湿蒸汽密度更加均匀分布;第四步,引导经二次冲击混合后的湿蒸汽,进入具有两分流口的分流管7,使两分流口的湿蒸汽干度相同。为实现两分流口的湿蒸汽干度相同,本实施例采用双重对称的分流口,即分流口具有几何对称和重力对称的特点。所述的几何对称表现为在分流管7上,两分流口呈面对面的和等直径。所述的重力对称表现为两分流口的蒸汽状态不受重力影响或受重力影响的程度相同。
实施例三
本实施例为一种湿蒸汽/气液分流三通管,包括直通管1、渐缩管2、主流管3、次流通道4、支杆5、缩放管6和分流管7。其中,直通管1为一段管外径76mm、内径56mm、壁厚10mm 、长150mm的直无缝钢管。
在分流管7的圆周上开有与缩放管6出口连接的连接孔;直通管1的入口与蒸汽管网来流管道固定连接,直通管1的出口端与缩放管6入口端连通,缩放管6的出口端与分流管7的圆周上的连接孔连通;渐缩管2的大直径端焊接在直通管1入口端的内壁上,渐缩管2的小直径端与主流管3的入口端连通;通过支杆5将主流管3焊接在直通管1的内壁上;主流管3的外壁与直通管1的内壁之间的间隙形成了气液两相流的次流通道4。
缩放管6由收缩段和扩放段组成;缩放管6的喉部,即缩放管6最小内径处的直径为0.8倍的直通管1内径;缩放管6的长度为1.5倍缩放管6的外径,并且收缩段和扩放段的长度相同;缩放管6的出口与分流管7上的连接孔焊接。
渐缩管2为收缩的锥形管;渐缩管2的长度为0.8倍的直通管1外径;在渐缩管2的管壁上沿渐缩管的周向均匀排布着12个直径为2mm的通孔。
主流管3是一段有封底的直管,其外径为0.8倍的直通管1外径,长度为1.2倍的直通管1内径;在主流管3的管壁上均匀排布着50个2mm的通孔。
支杆5有三根,一端焊接在主流管3的外圆周上,另一端焊接在直通管1的内壁上。
当气液两相流从直通管1的入口进入直通管1内后,一部分通过渐缩管2管壁上的通孔进入次流通道4,另一部分通过主流管3管壁上的通孔进入次流通道4。次流通道4内的气液两相流通过缩放管6,进入分流管7,在分流管7内向分流管7的两端流动。
使用时,将本实施例安装在蒸汽管网中各管路分支口处,利用管网内蒸汽自身的流动动力来实现两分流口的湿蒸汽干度相同:首先引导进入气液两相流均相三通管的湿蒸汽进行一次冲击混合,使湿蒸汽的流向改变并使蒸汽流速加快,从而增大蒸汽的冲击搅拌和掺混,驱使湿蒸汽密度均匀分布;第二步,引导经一次冲击混合后的湿蒸汽进行汇流冲击混合,即将湿蒸汽分流为主流湿蒸汽和次流湿蒸汽,改变主流湿蒸汽的出流方向、并引导主流湿蒸汽与次流湿蒸汽进行大角度的冲击掺混,进一步驱使湿蒸汽密度均匀分布;第三步,引导经汇流冲击混合后的湿蒸汽进行二次冲击混合,使 湿蒸汽密度更加均匀分布;第四步,引导经二次冲击混合后的湿蒸汽,进入具有两分流口的分流管7,使两分流口的湿蒸汽干度相同。为实现两分流口的湿蒸汽干度相同,本实施例采用双重对称的分流口,即分流口具有几何对称和重力对称的特点。所述的几何对称表观为在分流管7上,两分流口呈面对面的和等直径。所述的重力对称表现为两分流口的蒸汽状态不受重力影响或受重力影响的程度相同。
Claims (4)
1.一种湿蒸汽/气液分流三通管,其特征在于,包括直通管(1)、渐缩管(2)、主流管(3)、次流通道(4)、支杆(5)、缩放管(6)和分流管(7);在分流管(7)的圆周上开有与缩放管(6)出口连接的连接孔;直通管(1)的入口与蒸汽管网来流管道固定连接,直通管(1)的出口端与缩放管(6)入口端连通,缩放管(6)的出口端与分流管(7)的圆周上的连接孔连通;渐缩管(2)的大直径端固定在直通管(1)入口端的内壁上,渐缩管(2)的小直径端与主流管(3)的入口端连通;通过支杆(5)将主流管(3)固定在直通管(1)的内壁上;主流管(3)的外壁与直通管(1)的内壁之间的间隙形成了气液两相流的次流通道(4)。
2.如权利要求1所述一种湿蒸汽/气液分流三通管,其特征在于,缩放管(6)由收缩段和扩放段组成;缩放管(6)的喉部,即缩放管(6)最小内径处的直径为0.2-0.8倍的直通管(1)内径;缩放管(6)的长度为0.5-1.5倍缩放管(6)的外径,并且收缩段和扩放段的长度相同;缩放管(6)的出口与分流管(7)上的连接孔固定连接。
3.如权利要求1所述一种湿蒸汽/气液分流三通管,其特征在于,渐缩管(2)为收缩的锥形管;渐缩管(2)的长度为0.1-0.8倍的直通管(1)外径;在渐缩管的管壁上均匀排布有若干个通孔。
4.如权利要求1所述一种湿蒸汽/气液分流三通管,其特征在于,主流管(3)是一段有封底的直管,其外径为0.3-0.8倍的直通管(1)外径,长度为0.3-1.2倍的直通管(1)内径;在主流管(3)的管壁上均匀排布有若干个通孔。
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- 2011-03-18 CN CN2011200743260U patent/CN202000913U/zh not_active Expired - Lifetime
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