CN204882032U - 一种移动式多相流发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动式多相流发生装置，进气主管通过三通管接头分别与第一进气支管和第二进气支管连通，进液主管通过三通管接头分别与第一进液支管的进口端和第二进液支管的进口端连通，第一进气支管的出口端和第一进液支管的出口端分别与前大直径直管的进口端连通，前大直径直管通过大直径连接弯管与后大直径直管连通，后大直径直管出口端与大直径气液混合物输出管连通；第二进气支管出口端和第二进液支管出口端分别与前小直径直管进口端连通，前小直径直管通过小直径连接弯管与后小直径直管连通，后小直径直管出口端与小直径气液混合物输出管连通；其优点是该装置结构简单，不需维修；结构紧凑，占地面积小，移动方便；制造容易，成本低。

Description

一种移动式多相流发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种移动式多相流发生装置。

背景技术

海上油气田开发系统通常包括水下生产系统、集输管线-立管系统、水上固定/浮式结构设施和上部处理系统等4个子系统。近年来，我国对海上油气田开发系统的研究也越来越多。“水下生产设施浅水测试装备及技术研究”就是国家科技重大专项课题之一。“水下生产设施浅水测试装备及技术研究”涉及很多装备，其中涉及到一种移动式多相流发生装置。目前国内仅有少量实验室有拥有只能产生某种特定流型的试验环路装置，这些试验环路装置不但无法应用于工业现场，而且无法产生多种流型的多相流，更不具有可移动性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、可产生多种稳定流型的移动式多相流发生装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种移动式多相流发生装置，包括气体输入管、液体输入管、前大直径直管、后大直径直管、前小直径直管、后小直径直管、大直径连接弯管、小直径连接弯管、大直径气液混合物输出管和小直径气液混合物输出管，所述的气体输入管位于所述的液体输入管的上方且所述的气体输入管与所述的液体输入管之间的夹角为30°～45°，所述的气体输入管包括进气主管、第一进气支管和第二进气支管，所述的进气主管通过三通管接头分别与所述的第一进气支管的进口端和所述的第二进气支管的进口端连通，所述的液体输入管包括进液主管、第一进液支管和第二进液支管，所述的进液主管通过三通管接头分别与所述的第一进液支管的进口端和所述的第二进液支管的进口端连通，

所述的第一进气支管的出口端和所述的第一进液支管的出口端分别与所述的前大直径直管的进口端连通，所述的前大直径直管的出口端与所述的后大直径直管的进口端通过所述的大直径连接弯管连通，所述的前大直径直管与所述的后大直径直管对称分布在所述的大直径连接弯管的两侧，所述的后大直径直管的出口端与所述的大直径气液混合物输出管连通；

所述的第二进气支管的出口端和所述的第二进液支管的出口端分别与所述的前小直径直管的进口端连通，所述的前小直径直管的出口端与所述的后小直径直管的进口端通过所述的小直径连接弯管连通，所述的前小直径直管与所述的后小直径直管对称分布在所述的小直径连接弯管的两侧，所述的后小直径直管的出口端与所述的小直径气液混合物输出管连通。

所述的第一进气支管呈直线型，所述的第二进气支管呈圆角L型，所述的第一进液支管呈直线型，所述的第二进液支管呈圆角L型，所述的第一进气支管与所述的第一进液支管之间的夹角为30°～45°，所述的第二进气支管与所述的第二进液支管之间的夹角为30°～45°。使气体可以切换进入不同管径的直管中且相互之间的夹角为30°～45°，使气体流速与液体流速达到最佳配合。

所述的第一进气支管和所述的第二进气支管上均设置有用于控制气体流入的进气阀，所述的第一进液支管和所述的第二进液支管上均设置有用于控制液体流入的进液阀，所述的大直径气液混合物输出管和所述的小直径气液混合物输出管上均设置有用于控制气液混合物流出的气液混合物出口阀。在工作过程中，工作人员可以通过控制相应的进气阀、进液阀或气液混合物出口阀，来得到所需的多相流型。

所述的后大直径直管的出口端与所述的大直径气液混合物输出管的进口端之间设置有大直径气液混合物透明观察管，所述的后小直径直管的出口端与所述的小直径气液混合物输出管的进口端之间设置有小直径气液混合物透明观察管。便于工作人员通过观察管观察、拍照或者视频记录相应直管上产生的流型，从而控制相应的阀门，得到所需流型。

所述的前大直径直管的管径与所述的后大直径直管的管径相等，所述的前大直径直管的长度与所述的后大直径直管的长度均为60倍所述的前大直径直管管径，所述的前小直径直管的管径与所述的后小直径直管的管径相等，所述的前小直径直管的长度与所述的后小直径直管的长度均为60倍所述的前小直径直管管径。直管的总长度为120倍直管管径，保证直管内气体和液体充分反应所需长度。

所述的大直径连接弯管呈半圆形且所述的大直径连接弯管的圆弧半径大小为10倍所述的前大直径直管管径；所述的小直径连接弯管呈半圆形且所述的小直径连接弯管的圆弧半径大小为10倍所述的前小直径直管管径。具有过渡圆滑、牢固且无需维修的优点。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型首次公开了一种移动式多相流发生装置，该装置采用由第一进气支管、第一进液支管、前大直径直管、后大直径直管、大直径连接弯管和大直径气液混合物输出管组成的大直径发生环路，以及由第二进气支管、第二进液支管、前小直径直管、后小直径直管、小直径连接弯管和小直径气液混合物输出管组成的小直径发生环路，其优点如下：

1、能够产生多种稳定的预测流型，如分层流、环状流、间歇流、泡状流、断塞流等。（不同流型产生的具体原因见实施例说明）

2、结构简单，主要由前大直径直管、大直径连接弯管和后大直径直管以及前小直径直管、小直径弯管和后小直径直管形成的两个前后并列排布的不同直径的发生环路组成，容易制造，常年不用维修。

3、结构紧凑，由于前大直径直管与后大直径直管对称分布在大直径连接弯管的两侧且前小直径直管与后小直径直管对称分布在小直径连接弯管的两侧，因而整个装置占地面积小，同时实现方便移动的功能。

4、投资费用少，由于该装置结构简单、容易制造且常年无需维修，因而降低了生产。

附图说明

图1为本实用新型移动式多相流发生装置的立体图；

图2为本实用新型移动式多相流发生装置的主视图；

图3为本实用新型移动式多相流发生装置的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

具体实施例

一种移动式多相流发生装置，如图1、图2和图3所示，包括气体输入管、液体输入管、前大直径直管1、后大直径直管2、前小直径直管3、后小直径直管4、大直径连接弯管5、小直径连接弯管6、大直径气液混合物输出管7和小直径气液混合物输出管8，气体输入管位于液体输入管的上方且气体输入管与液体输入管之间的夹角为30°～45°，气体输入管包括进气主管9、第一进气支管10和第二进气支管11，进气主管9通过三通管接头12分别与第一进气支管10的进口端和第二进气支管11的进口端连通，液体输入管包括进液主管13、第一进液支管14和第二进液支管15，进液主管13通过三通管接头12分别与第一进液支管14的进口端和第二进液支管15的进口端连通，

第一进气支管10的出口端和第一进液支管14的出口端分别与前大直径直管1的进口端连通，前大直径直管1的出口端与后大直径直管2的进口端通过大直径连接弯管5连通，前大直径直管1与后大直径直管2对称分布在大直径连接弯管5的两侧，后大直径直管2的出口端与大直径气液混合物输出管7连通；

第二进气支管11的出口端和第二进液支管15的出口端分别与前小直径直管3的进口端连通，前小直径直管3的出口端与后小直径直管4的进口端通过小直径连接弯管6连通，前小直径直管3与后小直径直管4对称分布在小直径连接弯管6的两侧，后小直径直管4的出口端与小直径气液混合物输出管8连通。

在此具体实施例中，第一进气支管10呈直线型，第二进气支管11呈圆角L型，第一进液支管14呈直线型，第二进液支管15呈圆角L型，第一进气支管10与第一进液支管14之间的夹角α为30°～45°，第二进气支管11与第二进液支管15之间的夹角（图中未显示）为30°～45°。

在此具体实施例中，第一进气支管10和第二进气支管11内均设置有用于控制气体流入的进气阀16，第一进液支管14和第二进液支管15内均设置有用于控制液体流入的进液阀17，大直径气液混合物输出管7和小直径气液混合物输出管8上均设置有用于控制气液混合物流出的气液混合物出口阀18。

在此具体实施例中，后大直径直管2的出口端与大直径气液混合物输出管7的进口端之间设置有大直径气液混合物透明观察管19，后小直径直管4的出口端与小直径气液混合物输出管8的进口端之间设置有小直径气液混合物透明观察管20。

在此具体实施例中，如图3所示，前大直径直管1的管径与后大直径直管2的管径相等，前大直径直管1的长度与后大直径直管2的长度均为60倍前大直径直管1的管径，前小直径直管3的管径与后小直径直管4的管径相等，前小直径直管3的长度与后小直径直管4的长度均为60倍前小直径直管3的管径。

在此具体实施例中，大直径连接弯管5呈半圆形且大直径连接弯管5的圆弧半径大小为10倍前大直径直管1的管径；小直径连接弯管6呈半圆形且小直径连接弯管6的圆弧半径大小为10倍前小直径直管3的管径。

工作过程：

气体通过进气主管9分别进入第一进气支管10和第二进气支管11，液体通过进液主管13分别进入第一进液支管14和第二进液支管15，第一进气支管10内的气体和第一进液支管14内的液体分别进入前大直径直管1、大直径连接弯管5和后大直径直管2发生充分反应后形成气液混合物，气液混合物通过大直径气液混合物输出管7输出；第二进气支管11内的气体和第二进液支管15内的液体分别进入前小直径直管3、小直径连接弯管6和后小直径直管4发生充分反应后形成气液混合物，气液混合物通过小直径气液混合物输出管8输出。

工作人员可以通过大直径气液混合物透明观察管19和小直径气液混合物透明观察管20观察、拍照和视频记录相应管径直管上的流型，并根据需要产生的流型及管径来选择关闭不同的阀门。

在工作过程中，根据流型转变的边界曲线公式：

其中：为气体流速(m/s)；

为液面高度(m)；

为管道直径(m)；

为液体密度(kg/m3)；

为气体密度(kg/m3)；

为管道与水平面的夹角(弧度)；

为气相的管道截面积(m2)；

为连接管道长度(m)；

选择三种流体组合操作：气-水、气-油、气-油-水；大小两种直径的水平模拟管道，为计算选定四个不同的液体流量，为计算Vsg选定三个不同的气体流量；四个和三个Vsg，组成12个操作点。

四种不同的液体流量与三种不同的气体流量组合成12种状态，根据需要产生的流型的流量选择不同直径直管产生多相流，如：分层流、环状流、间歇流、泡状流、断塞流等。

上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种移动式多相流发生装置，其特征在于：包括气体输入管、液体输入管、前大直径直管、后大直径直管、前小直径直管、后小直径直管、大直径连接弯管、小直径连接弯管、大直径气液混合物输出管和小直径气液混合物输出管，所述的气体输入管位于所述的液体输入管的上方且所述的气体输入管与所述的液体输入管之间的夹角为30°～45°，所述的气体输入管包括进气主管、第一进气支管和第二进气支管，所述的进气主管通过三通管接头分别与所述的第一进气支管的进口端和所述的第二进气支管的进口端连通，所述的液体输入管包括进液主管、第一进液支管和第二进液支管，所述的进液主管通过三通管接头分别与所述的第一进液支管的进口端和所述的第二进液支管的进口端连通，

所述的第一进气支管的出口端和所述的第一进液支管的出口端分别与所述的前大直径直管的进口端连通，所述的前大直径直管的出口端与所述的后大直径直管的进口端通过所述的大直径连接弯管连通，所述的前大直径直管与所述的后大直径直管对称分布在所述的大直径连接弯管的两侧，所述的后大直径直管的出口端与所述的大直径气液混合物输出管连通；

所述的第二进气支管的出口端和所述的第二进液支管的出口端分别与所述的前小直径直管的进口端连通，所述的前小直径直管的出口端与所述的后小直径直管的进口端通过所述的小直径连接弯管连通，所述的前小直径直管与所述的后小直径直管对称分布在所述的小直径连接弯管的两侧，所述的后小直径直管的出口端与所述的小直径气液混合物输出管连通。

2.根据权利要求1所述的一种移动式多相流发生装置，其特征在于：所述的第一进气支管呈直线型，所述的第二进气支管呈圆角L型，所述的第一进液支管呈直线型，所述的第二进液支管呈圆角L型，所述的第一进气支管与所述的第一进液支管之间的夹角为30°～45°，所述的第二进气支管与所述的第二进液支管之间的夹角为30°～45°。

3.根据权利要求1所述的一种移动式多相流发生装置，其特征在于：所述的第一进气支管和所述的第二进气支管内均设置有用于控制气体流入的进气阀，所述的第一进液支管和所述的第二进液支管内均设置有用于控制液体流入的进液阀，所述的大直径气液混合物输出管和所述的小直径气液混合物输出管上均设置有用于控制气液混合物流出的气液混合物出口阀。

4.根据权利要求1所述的一种移动式多相流发生装置，其特征在于：所述的后大直径直管的出口端与所述的大直径气液混合物输出管的进口端之间设置有大直径气液混合物透明观察管，所述的后小直径直管的出口端与所述的小直径气液混合物输出管的进口端之间设置有小直径气液混合物透明观察管。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种移动式多相流发生装置，其特征在于：所述的前大直径直管的管径与所述的后大直径直管的管径相等，所述的前大直径直管的长度与所述的后大直径直管的长度均为60倍所述的前大直径直管管径，所述的前小直径直管的管径与所述的后小直径直管的管径相等，所述的前小直径直管的长度与所述的后小直径直管的长度均为60倍所述的前小直径直管管径。

6.根据权利要求5所述的一种移动式多相流发生装置，其特征在于：所述的大直径连接弯管呈半圆形且所述的大直径连接弯管的圆弧半径大小为10倍所述的前大直径直管管径；所述的小直径连接弯管呈半圆形且所述的小直径连接弯管的圆弧半径大小为10倍所述的前小直径直管管径。