RU2011191C1

RU2011191C1 - Method of determining free gas-and-vapor content in liquid flow

Info

Publication number: RU2011191C1
Authority: RU
Inventors: Р.И. Нигматулин; Б.И. Нигматулин; А.Ш. Азаматов; Р.М. Нуриев; В.Х. Галюк; А.Г. Гумеров
Original assignee: Башкирский государственный университет; Институт проблем транспорта энергоресурсов; Институт механики многофазных систем СО АН России
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method involves sending a shock wave long length pulse and determining initial pressure of a medium and wave velocity, the shock wave sending being performed by abruptly cutting-off the medium flow being investigated. After that a pressure in the medium is determined. The information on a gas-and-vapor content is derived from the measured values. EFFECT: enhanced accuracy and reliability.

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения свободного газа в двухфазном или многофазном потоках путем измерения скорости распространения ударной волны и ее амплитуды. The invention relates to non-destructive testing and can be used to determine free gas in two-phase or multiphase flows by measuring the speed of propagation of a shock wave and its amplitude.

Известен способ определения газосодержания в смеси, заключающийся в том, что пробу жидкости с газом сначала изотермически сжимают, измеряют изменение объема и давления в жидкости и по ним рассчитывают газосодержание двухфазной смеси [1] . A known method for determining the gas content in a mixture, which consists in the fact that a sample of a liquid with gas is first isothermally compressed, the change in volume and pressure in the liquid is measured, and the gas content of a two-phase mixture is calculated from them [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ определения свободного газосодержания в потоке жидкости, заключающийся в том, что для повышения точности измерения в исследуемую среду запускают длинноволновой импульс ударной волны конечной амплитуды, измеряют начальное давление в смеси и скорость распространения этого импульса и по ним определяют свободное газопаросодержание в смеси, причем длительность сигнала подбирают в зависимости от размера пузырьков и теплофизических характеристик среды. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a method for determining the free gas content in a liquid stream, which consists in the fact that to increase the measurement accuracy a long-wave pulse of a finite amplitude is launched into the test medium, the initial pressure in the mixture and the propagation velocity of this pulse are measured and they determine the free gas and vapor content in the mixture, and the duration of the signal is selected depending on the size of the bubbles and thermophysical nature Stick media.

Недостатками известного способа являются недостаточная достоверность и точность, обусловленная тем, что во-первых, для достижения точности необходимо, чтобы в зоне измерения амплитуда сигнала уменьшалась до малой величины, если же в зоне измерения волна будет конечной величины, то при определении газопаросодержания жидкости результат будет искажен; во-вторых, затухание сигнала определяется многими причинами, зависящими от свойств смеси и сигнала, поэтому затухание волновых возмущений будет происходить на различных расстояниях, что потребует установку множества датчиков вдоль потока и подключения к ним соответствующего числа каналов регистрации, а это приведет к определенным неудобствам при практическом осуществлении способа измерения; в-третьих, в процессе затухания сигнала при движении ее по смеси кроме диссипации будет происходить и дисперсия, приводящая к размыванию сигнала, что, в свою очередь, приведет к заметному уменьшению точности определения скорости движения волны и соответственно газосодержания потока. The disadvantages of this method are the lack of reliability and accuracy, due to the fact that, firstly, to achieve accuracy it is necessary that the signal amplitude in the measurement zone be reduced to a small value, if in the measurement zone the wave is finite, then when determining the gas and vapor content of the liquid, the result will be distorted; secondly, the attenuation of the signal is determined by many factors depending on the properties of the mixture and the signal, therefore, the attenuation of wave disturbances will occur at different distances, which will require the installation of many sensors along the flow and connecting an appropriate number of recording channels to them, and this will lead to certain inconveniences practical implementation of the measurement method; thirdly, in the process of signal attenuation when it moves through the mixture, in addition to dissipation, dispersion will also occur, leading to signal smearing, which, in turn, will lead to a noticeable decrease in the accuracy of determining the wave velocity and, accordingly, the gas content of the stream.

Цель изобретения - повышение достоверности и точности определения свободного газопаросодержания в жидкости за счет исключения влияния амплитуды давления на измерения. The purpose of the invention is to increase the reliability and accuracy of determining the free gas content in a liquid by eliminating the influence of the pressure amplitude on the measurements.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения газопаросодержания, по которому в исследуемую среду запускают длинноволновый импульс ударной волны, измеряют скорость ударной волны и начальное давление жидкости, возбуждение ударной волны осуществляют перекрытием потока жидкости и измеряют давление после возбуждения ударной волны, по которым судят о газопаросодержании. This goal is achieved by the fact that in the known method for determining gas content, according to which a long-wave shock wave pulse is launched into the test medium, the speed of the shock wave and the initial pressure of the liquid are measured, the shock wave is excited by blocking the fluid flow, and the pressure after the shock wave is excited, which is used to measure about gas and steam content.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. The proposed method is as follows.

При внезапном перекрытии двухфазного потока жидкости пузырьковой структуры в нем образуется ударная волна, распространяющаяся вверх по потоку. Базовым методом с помощью двух датчиков, расположенных на фиксированном расстоянии вдоль пути распространения волны, определяется скорость ударной волны. When a two-phase liquid flow of a bubble structure suddenly shuts off, a shock wave forms in it, propagating upstream. The basic method using two sensors located at a fixed distance along the wave propagation path determines the speed of the shock wave.

Парогазосодержание определяют по формуле
^α ⁼

, где D_o - скорость ударной волны;
Р_е - давление в ударной волне;
Р_о - давление в жидкости до возбуждения волны;
γ - показатель адиабаты газа в пузырьках;
ρ₁ ^o - начальная плотность жидкости. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 328285, кл. G 01 N 33/22, 1972.The gas-vapor content is determined by the formula
^α ⁼

where D _o is the velocity of the shock wave;
P _e is the pressure in the shock wave;
P _about - pressure in the liquid before the excitation of the wave;
γ is the adiabatic index of gas in the bubbles;
ρ ₁ ^o is the initial density of the liquid. (56) 1. USSR author's certificate N 328285, cl. G 01 N 33/22, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР N 1147970, кл. G 01 N 29/02, 1981. 2. Copyright certificate of the USSR N 1147970, cl. G 01 N 29/02, 1981.

Claims

A METHOD FOR DETERMINING FREE GAS AND VAPOR CONTENT IN A LIQUID FLOW, consisting in the fact that a long-wave pulse of a shock wave is excited in a liquid under investigation, the propagation velocity of this pulse and the pressure in a liquid prior to its excitation are measured, which determine the free gas and vapor content, characterized in that, in order to increase accuracy and reliability, the excitation of a long-wave pulse of a shock wave is carried out by blocking the flow of fluid, measure the pressure in the fluid after the excitation of the shock wave and take into account in determining its gazoparosoderzhaniya.