RU201523U1 - Gas-liquid flowmeter - Google Patents
Gas-liquid flowmeter Download PDFInfo
- Publication number
- RU201523U1 RU201523U1 RU2020126878U RU2020126878U RU201523U1 RU 201523 U1 RU201523 U1 RU 201523U1 RU 2020126878 U RU2020126878 U RU 2020126878U RU 2020126878 U RU2020126878 U RU 2020126878U RU 201523 U1 RU201523 U1 RU 201523U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- component
- flow
- measuring
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Покомпонентный расходомер газожидкостной среды. Предложенная модель покомпонентного расходомера газожидкостной среды ГЖС относится к области измерения расхода многокомпонентных газожидкостных потоков и может быть использована в нефтяной промышленности. Техническим результатом является упрощение бесконтактного расходомера многокомпонентной газожидкостной среды, использующего единый тепловой параметр идентификации компонента, позволивший сократить аппаратурную оснастку. Технический результат достигается тем, что содержит проточный корпус с входным и выходным патрубками, снабженными крепежными к трубопроводу фланцами, измерительный участок корпуса выполнен щелеобразным прямоугольным, к плоской стороне которого посредством сужающегося прямоугольного конуса прикреплен тепловизор с вычислительным комплексом обработки информации, а входной патрубок охвачен инфракрасным импульсным нагревателем. 4 ил.Gas-liquid medium component flowmeter. The proposed model of a component-wise gas-liquid flow meter GZhS refers to the field of measuring the flow rate of multicomponent gas-liquid flows and can be used in the oil industry. The technical result is to simplify a non-contact flowmeter of a multicomponent gas-liquid medium, using a single thermal parameter for identifying a component, which made it possible to reduce hardware equipment. The technical result is achieved by the fact that it contains a flow-through casing with inlet and outlet nozzles equipped with flanges fastening to the pipeline, the measuring section of the casing is made slit-shaped rectangular, to the flat side of which a thermal imager with a computing complex for information processing is attached to the flat side, and the input nozzle is covered by an infrared pulse heater. 4 ill.
Description
Предложенная модель покомпонентного расходомера газожидкостной среды ГЖС относится к области измерения расхода многокомпонентных газожидкостных потоков и может быть использована в нефтяной промышленности.The proposed model of a gas-liquid medium flowmeter GZhS refers to the field of measuring the flow rate of multicomponent gas-liquid flows and can be used in the oil industry.
Известен бесконтактный тепловой меточный способ измерения расхода газожидкостных потоков, реализованный в расходомере и принятый нами за прототип, состоит в последовательном измерении теплового пограничного слоя и измерении меточным методом скорости потока. Измеряется две величины: ΔТ - разность температур стенок патрубка до и после нагревателя в точках установки термопреобразователей и τ - время прихода тепловой метки к термопреобразователю за теплонагревателем. При измерении ΔТ в поток нагревателем постоянно вводится тепло. При измерении скорости движения метки в поток вводится кратковременный тепловой импульс. По совокупности этих измерений исчисляются величины газа и жидкости (Д.Д. Булкин, Г.А. Соколов. Бесконтактный тепловой расходомер для измерения газожидкостных потоков/ж. Датчики и системы. Sensors & Systems • №12.2008).Known non-contact thermal marking method for measuring the flow rate of gas-liquid flows, implemented in the flow meter and taken by us as a prototype, consists in sequential measurement of the thermal boundary layer and measuring the flow rate by the marking method. Two quantities are measured: ΔТ is the temperature difference between the walls of the branch pipe before and after the heater at the points of installation of the thermal converters and τ is the time of arrival of the thermal mark to the thermal converter behind the heater. When measuring ΔТ, heat is constantly introduced into the flow by the heater. When measuring the speed of the mark, a short-term heat pulse is introduced into the flow. On the basis of these measurements, the quantities of gas and liquid are calculated (DD Bulkin, GA Sokolov. Non-contact thermal flowmeter for measuring gas-liquid flows / railway. Sensors and systems. Sensors & Systems • No. 12.2008).
Недостатком известного способа является сложный последовательный двухступенчатый процесс нагревания контролируемого газожидкостного потока с завышенной затратой энергии на постоянное нагревание при измерении разности температур ДТ.The disadvantage of this method is a complex sequential two-stage process of heating a controlled gas-liquid flow with an overestimated energy consumption for constant heating when measuring the temperature difference of the diesel fuel.
Техническим результатом является упрощение бесконтактного расходомера многокомпонентной газожидкостной среды, использующего единый тепловой параметр идентификации компонента, позволивший сократить аппаратурную оснастку.The technical result is to simplify a non-contact flow meter of a multicomponent gas-liquid medium, using a single thermal parameter for identifying a component, which made it possible to reduce the equipment.
Технический результат достигается тем, что содержит проточный корпус с входным и выходным патрубками, снабженными крепежными к трубопроводу фланцами, измерительный участок корпуса выполнен щелеобразным прямоугольным, к плоской стороне которого посредством сужающегося прямоугольного конуса прикреплен тепловизор с вычислительным комплексом обработки информации, а входной патрубок охвачен инфракрасным импульсным нагревателем.The technical result is achieved by the fact that it contains a flow-through casing with inlet and outlet nozzles equipped with flanges fastening to the pipeline, the measuring section of the casing is made slit-shaped rectangular, to the flat side of which a thermal imager with a computing complex for information processing is attached to the flat side, and the input nozzle is covered by an infrared pulse heater.
На фиг. 1 представлен общий вид расходомера.FIG. 1 shows a general view of the flow meter.
На фиг. 2 показаны уровни приобретаемых компонентами температур.FIG. 2 shows the temperature levels acquired by the components.
На фиг. 3 показана термограмма проходящей с потоком тепловой метки.FIG. 3 shows a thermogram of a heat mark passing with the flow.
На фиг. 4 показан «единичный» объем W.FIG. 4 shows the "unit" volume W.
Покомпонентный расходомер (фиг. 1) содержит корпус 1, входной парубок 2 и выходной патрубок 3 с крепежными фланцами 4, прямоугольный щелеобразный измерительный участок 5 с плоской стенкой 6, инфракрасный импульсный нагреватель 7, прямоугольный конус 8 и тепловизор с вычислительным комплексом обработки информации 9.A component-wise flowmeter (Fig. 1) contains a housing 1, an
При реализации модели используется высокоскоростной научный тепловизор серии FAST фирмы Telops для инфракрасного анализа быстродействующих процессов, который автоматически адаптируется к быстрым температурным изменениям (рабочая частота кадров типоразмеров от 350 до 3000 Гц и может достигать до 100000 Гц. https://www.cameraiq.ru/catalog/series/ohla-zhdaemyj-nauchnyj-teplovizor).When implementing the model, a high-speed scientific thermal imager of the FAST series from Telops is used for infrared analysis of high-speed processes, which automatically adapts to rapid temperature changes (the operating frame rate of standard sizes is from 350 to 3000 Hz and can reach up to 100,000 Hz. Https://www.cameraiq.ru / catalog / series / ohla-zhdaemyj-nauchnyj-teplovizor).
Покомпонентный расходомер ГЖС определяет массовый расход компонентов в смеси следующим образом. Контролируемый поток ГЖС проходит через входной патрубок 2 (фиг. 1), по металлическому корпусу 1 через измерительный участок 5 к выходному патрубку 3. Во входном патрубке 2 поток равномерно по всему сечению нагревается в течение времени Δt инфракрасным импульсным нагревателем 7, охватывающим входной патрубок. Поскольку скорости зарядов компонентов различны из-за различных величин их полных теплоемкостей С, то за заданное время Δt заряда каждый компонент нагревается на различную температуру Тк в зависимости от их удельных теплоемкостей «с», масс «m» и времени Δt их нагрева, т.е.Component flow meter ГЖС determines the mass flow rate of components in the mixture as follows. The controlled flow of the gas mixture passes through the inlet nozzle 2 (Fig. 1), along the metal body 1 through the
где К1-коэффициент пропорциональности.where K 1 is the coefficient of proportionality.
Поступившие в измерительный участок 5 компоненты, например: вода, нефть и газ, нагретые до разных температур Тв, Тн и Тг распределяются по его плоскости, контактируют с его стенкой и создают в ней, нагретые до этих разных температур местные области, термограмма которых показана на фиг. 3 с клеткой, соответствующей матрице тепловизора. Тепловизор 9 с вычислительным комплексом по ячейкам (клеткам) матрицы измеряет температуры в единичных объемах W (рис. 4) и по количеству клеток с равными температурами вычисляет размеры площадей (области), занимаемых каждым компонентом. Соотношения этих равнотемпературных площадей определяют доли α масс Мк компонентов в общей массе М потока (α=Мк/М).The components that entered the
При изменении скорости V контролируемого потока изменяется, при неизменном заданном времени нагрева Δt, и длина L (фиг. 3) нагретой импульсом зоны потока. Скорость V, измеренная по времени τ (фиг. 4) пробега тепловой метки по измерительному участку 4, корректирует измеренные тепловизором температуры и вычислительный комплекс тепловизора 9 определяет общую массу М всех компонентов и отдельно массы Мк компонентов по их долям α.When the speed V of the controlled flow changes, the length L (Fig. 3) of the flow zone heated by the pulse changes, with a constant predetermined heating time Δt. The speed V, measured by the time τ (Fig. 4) of the heat mark travel along the
Идентификация компонента по величине присущей ему температуре выполняется путем сравнения его измеренной температуры с уставками температур, полученных при пусковой настройке измерения смеси конкретных компонентов в соответствии с плотностью ρ и удельной теплоемкостью с соответствующих плотности ρ и удельной теплоемкости с каждого компонента: The identification of a component by its inherent temperature is performed by comparing its measured temperature with the temperature settings obtained at the start-up setting for measuring a mixture of specific components in accordance with the density ρ and specific heat capacity from the corresponding density ρ and specific heat capacity from each component:
Каждая ячейка матрицы вычислительного комплекса тепловизора измеряет скорректированную по скорости V потока температуру, приобретенную компонентом при его нагреве одним импульсом теплового заряда. В соответствии с уравнением (1) масса m в единичном объеме W=a*6*6 (фиг. 4) каждого компонента с учетом скорректированной температуры равна Скорректированная по скорости V температура каждого компонента , где К1 и К2 - коэффициенты пропорциональности, преобразуется в тепловизоре в каждой ячейке матрицы в электрический сигнал И общая масса М всех компонентов вычислительным комплексом определяется как сумма Ея всех ячеек матрицы Each cell of the matrix of the computing complex of the thermal imager measures the temperature corrected by the flow velocity V, acquired by the component when it is heated by one pulse of thermal charge. In accordance with equation (1), the mass m in a unit volume W = a * 6 * 6 (Fig. 4) of each component, taking into account the corrected temperature, is Velocity-corrected temperature of each component , where K 1 and K 2 are the proportionality coefficients, is converted in the thermal imager in each matrix cell into an electrical signal And the total mass M of all components by the computing complex is determined as the sum of E i of all cells of the matrix
Раздельно массы компонентов подсчитываются как Мк = αк М. Например для газожидкостного потока воды, нефти и газа: Мв=αвМ, Мн=αнМ, Мг=αгМ.Separately, the masses of the components are calculated as M k = α k M. For example, for a gas-liquid flow of water, oil and gas: M in = α in M, M n = α n M, M g = α g M.
Таким образом обеспечивается построение упрощенного бесконтактного многокомпонентного расходомера, использующего единый температурный параметр идентификации компонентов и позволивший сократить аппаратурную оснастку и при этом применить стандартный тепловизор.Thus, the construction of a simplified non-contact multicomponent flow meter is provided, using a single temperature parameter for identifying components and making it possible to reduce the hardware equipment and at the same time use a standard thermal imager.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126878U RU201523U1 (en) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | Gas-liquid flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126878U RU201523U1 (en) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | Gas-liquid flowmeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU201523U1 true RU201523U1 (en) | 2020-12-21 |
Family
ID=74062672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020126878U RU201523U1 (en) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | Gas-liquid flowmeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU201523U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2060467C1 (en) * | 1992-08-31 | 1996-05-20 | Виктор Васильевич Хохлов | Thermal flowmeter |
UA23910U (en) * | 2007-02-05 | 2007-06-11 | Univ Vinnytsia Nat Tech | Appliance for measurement of rate and direction of gas flow |
KR100974515B1 (en) * | 2002-05-29 | 2010-08-10 | 씨케이디 가부시키 가이샤 | Thermal flowmeter |
WO2016209893A1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Baker Hughes Incorporated | Multiphase thermal flowmeter for stratified flow |
-
2020
- 2020-08-11 RU RU2020126878U patent/RU201523U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2060467C1 (en) * | 1992-08-31 | 1996-05-20 | Виктор Васильевич Хохлов | Thermal flowmeter |
KR100974515B1 (en) * | 2002-05-29 | 2010-08-10 | 씨케이디 가부시키 가이샤 | Thermal flowmeter |
UA23910U (en) * | 2007-02-05 | 2007-06-11 | Univ Vinnytsia Nat Tech | Appliance for measurement of rate and direction of gas flow |
WO2016209893A1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Baker Hughes Incorporated | Multiphase thermal flowmeter for stratified flow |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yap | Turbulent heat and momentum transfer in recirculating and impinging flow | |
Johnk et al. | Temperature profiles for turbulent flow of air in a pipe—I: The fully developed heat-transfer region | |
CN103954650B (en) | A kind of solid material thermal diffusion coefficient method of testing and system | |
Kim et al. | Experimental and numerical analysis of heat transfer phenomena in a sensor tube of a mass flow controller | |
Lin et al. | Study of strong temperature mixing in subsonic grid turbulence | |
RU201523U1 (en) | Gas-liquid flowmeter | |
Baughn et al. | Heat transfer, temperature, and velocity measurements downstream of an abrupt expansion in a circular tube at a uniform wall temperature | |
JPS6126809A (en) | Method and instrument for detecting state of sticking body in fluid pipe | |
Semenov et al. | Liquid and gas optical flowmeter model development | |
RU2752412C1 (en) | Method for measuring the flow rate of gas-liquid flow | |
Wehbi et al. | Heat transfer based flowmeter for high temperature flow rate measurements: Design, implementation and testing | |
Manohar et al. | A comparison of correlations for heat transfer from inclined pipes | |
RU2631007C1 (en) | Heat meter based on overhead sensors | |
Hommema et al. | Heat transfer in condensing, pulsating flows | |
Khosla et al. | Combined forced and natural convective heat transfer to air in a vertical tube | |
EP0019480A2 (en) | Method and apparatus for measuring the temperature of hot gases | |
Weiland et al. | Measurements of heat-transfer and friction coefficients for air flowing in a tube of length-diameter ratio of 15 at high surface temperatures | |
Stefan et al. | Flow establishment and initial entrainment of heated water surface jets | |
Kumar | Heat transfer and friction characteristics in three-side solar air heaters with the combination of multi-v and transverse wire roughness | |
US3498126A (en) | Apparatus for measuring the enthalpy of high temperature gases | |
Volchkov et al. | Heat Transfer of Sodium and a Sodium-Potassium Alloy in Short Vertical Pipes by Combined Convection | |
SU932292A1 (en) | Method of measuring heat consumption | |
SU977958A1 (en) | Device for measuring falling drop average mass temperature | |
RU2087871C1 (en) | Method of measurement of flow rate of multiphase stream | |
Richards et al. | An experimental study of the cooling effectiveness of a laminar two-dimensional tangential film in hypersonic flow |