CN2699247Y - 基于长喉颈文丘里管与涡轮流量计的液液两相流测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及公开了一种基于长喉颈文丘里管与涡轮流量计的液液两相流测量装置。该装置由计量管道、计量管道前端的混流器、计量管道后端的温度传感器，计量管道中部的长喉颈文丘里管及与文丘里管连接的差压传感器，安装在文丘里管长喉颈处的涡轮流量计，A/D转换卡，计算机组成。各传感器均经A/D转换卡接计算机。本实用新型体积小，结构简单，安装方便，压损相对低，适用范围广，同时具有可获测量参数多、流量检测精度高，实时性好等特点。适用于化学工业溶剂萃取等液液两相流的测量。

Description

基于长喉颈文丘里管与涡轮流量计的液液两相流测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于长喉颈文丘里管与涡轮流量计的液液两相流测量装置。

背景技术

液液两相流动系统的复杂性给流量和密度的测量带来很多困难。现有的测量方法主要是先进行液液两相分离，然后分别计量单相流量。但是由于液液分离效果容易受到多种因素的影响，液液两相分离难度较大，分离效果不好，从而导致计量精度不高；并且，由于液液两相分离需要一定的时间，当流量很大时，两相分离需要时间很长，使得液液两相的计量时间变长，不利于测量参数的实时性检测。

另一种常用的计量方法是将两相流混合变成均相流，利用单相流量计如节流式流量计、容积式流量计等来获取流量。但是得到的流量是两相流总体积流量，无法获取各分相含率和分相流量数据。密度计结合单相流量计虽能解决分相测量问题，但是实际使用时测量精度不够理想，成本也很高。常用的振动管密度计对介质的温度、压力等现场状况十分敏感。而射线密度计又存在安全问题，对操作条件要求高。近几年出现的科里奥利质量流量计也可以用来解决分相测量问题，但是存在成本高，使用条件苛刻，安装维修不方便等缺点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于长喉颈文丘里管与涡轮流量计的液液两相流测量装置。

它具有计量管道，在计量管道上依次设有混流器、长喉颈文丘里管、涡轮流量计、温度传感器，长喉颈文丘里管配套安装有差压传感器，在文丘里管的长喉颈处安装有涡轮流量计，A/D转换卡和涡轮流量计、差压传感器、温度传感器相连，计算机和A/D转换卡相连。

本实用新型的优点如下：

1)涡轮流量计安装在文丘里管的长喉颈处，缩短了管路的长度。

2)在不进行液液两相分离的情况下，利用长喉颈文丘里管和涡轮流量计同时检测流体密度和液液两相的分相含率及流量，提高了液液两相流量检测的精度和实时性。

3)所选用的涡轮流量计测量精度高，安装方便，不易堵塞，适于高压测量，可用于各种口径，尤其是小口径。同时，与容积式等可用于液液两相计量的流量计相比，涡轮流量计具有体积小，安装方便，流量范围较大等优点。

4)用传统的单相流量测量仪表巧妙组合解决工程测量问题。应用长喉颈文丘里管和涡轮流量计组合同时测量液液两相流总体积流量、混合密度、分相含率、分相体积流量和分相质量流量。测量可靠、稳定、精度高，适用范围广、安装方便、体积小。

附图说明

附图是基于长喉颈文丘里管与涡轮流量计的液液两相流测量装置结构示意图。

具体实施方式

本实用新型中节流元件结构形式为非标准节流形式，选用长喉颈文丘里管，涡轮流量计安装在长喉颈文丘里管的长喉颈处(如图所示)。待测液液两相流进入计量管道1后，先通过混流器2，使流体混合均匀成为均相流。差压传感器5与长喉颈文丘里管3配套安装。差压信号转变为标准电信号经A/D转换卡7送入计算机8。涡轮流量计4获取整个管路的总体积流量并将流量信号转变为标准电信号经A/D转换卡7送入计算机8。温度传感器6用来检测两相流温度T并将温度信号转变为标准电信号经A/D转换卡7送入计算机8。在计算机8中设有存储模块，存储有两相组分在不同温度下的密度以及节流元件的流量系数、开孔面积等数据。计算机8进行实时处理，获取液液两相流混合密度、分相含率和分相流量。

实现液液两相测量的测量方法按如下具体步骤进行：

(1)利用涡轮流量计获取管路的流体总体积流量q_v，计算公式如下：

               q_v＝ξf                (1)

式中：

ξ为涡轮流量计的流量系数。一般情况下，在额定的流量范围内和一定的液体粘度范围内，ξ与流体粘度无关，是一个常数。f为涡轮流量计的脉冲输出数。q_v为两相流总体积流量。

(2)本实用新型虽采用长喉颈文丘里管，属非标准节流元件，但由于测量原理(即贝努力方程和连续性方程)仍是一样的，因此根据节流原理：

$q_v=\mathrm{\α}{A}_0\sqrt{\frac{2\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\ρ}}}---\left(2\right)$

得到流体混合密度ρ计算公式如下：

$\mathrm{\ρ}=\frac{{2\mathrm{\α}}^2{A}_0^2\mathrm{\Δp}}{q_v^2}---\left(3\right)$

式中：

q_v由涡轮流量计获得，节流元件处取样管道的差压Δp由差压传感器获取。α为非标准文丘里管流量系数，当流体雷诺数大于临界雷诺数时，为一常数，具体数值由实验标定。A₀为节流元件开孔面积。ρ为流经节流元件的两相流体混合密度。

(3)由于液液两相流体混合密度为：

             ρ＝x₁ρ₁+(1-x₁)ρ₂       (4)

由公式(4)得到两相流体分相含率和分相流量计算公式如下：

两相流体中组分1的分相含率为     $x_1=\frac{\mathrm{\ρ}-{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_1-{\mathrm{\ρ}}_2}$

两相流体中组分2的分相含率为        x₂＝1-x₁

两相流体中组分1的分相体积流量为    q_v1msm＝x₁q_v

两相流体中组分2的分相体积流量为    q_v2msm＝(1-x₁)q_v

两相流体中组分1的分相质量流量为    q_m1＝ρ₁q_v1msm

两相流体中组分2的分相质量流量为    q_m2＝ρ₂q_v2msm

式中：

ρ₁、ρ₂分别为温度为T时组分1和组分2的密度。T由温度传感器获取。x₁、x₂分别为两相流体组分1和组分2的分相含率。q_v1msm、q_v2msm分别为两相流体组分1和组分2的分相体积流量。q_m1、q_m2分别为两相流体组分1和组分2的分相质量流量。

Claims (2)

1.一种基于长喉颈文丘里管和涡轮流量计的液液两相流测量装置，其特征在于它具有计量管道(1)，在计量管道(1)上依次设有混流器(2)、长喉颈文丘里管(3)、涡轮流量计(4)、温度传感器(6)，长喉颈文丘里管(3)配套安装有差压传感器(5)，文丘里管的长喉颈处安装有涡轮流量计(4)，A/D转换卡(7)和涡轮流量计(4)、差压传感器(5)、温度传感器(6)相连，计算机(8)和A/D转换卡(7)相连。

2.权利要求1所述的一种基于长喉颈文丘里管与涡轮流量计的液液两相流测量装置，其特征在于所说的混流器采用推进式叶轮、长薄叶螺旋桨。