基于分相流模型的气液两相流流量测量

从伯努利方程出发,基于分相流模型,推导出气液两相流流过文丘里管的流量公式.在分析了两相流通过节流装置的实际流动情况后,作者认为气液两相滑移比是影响流量公式误差的一个重要因素.在理论与实验研究的基础上,作者提出了气液两相流流过文丘里管的滑移比经验关联式.利用作者提出的滑移比经验关联式和分相流模型的流量公式测量两相流流量,体积流量误差的均方根小于5.1%,表明该方法适用流过文丘里管的两相流流量测量,尤其对于两相流动激烈的两相相互作用区域,流量误差满足测量的要求.     

湿气流量测量新方法

基于均相流假设,根据文丘里管两相流流量测量模型和空隙率定义式,结合气液两相流的差压瞬时值、流量瞬时值和空隙率瞬时值间存在的时间平均值关系,推导了湿气流量测量机理模型,并根据Froude准数对模型进行了修正。本文建立的湿气流量测量模型形式上为一经气、液密度和Froude准数修正的节流式流量测量关系式,该关系式将为湿气流动机理的研究提供有益的借鉴。实验结果表明,本文建立的湿气流量测量模型可用于湿气流量的测量,流量测量误差小于5%,满足实际测量的要求。     

弓形降液管两相流动的CFD模拟

采用欧拉两相流模型,模拟了弓形降液管内的空气一水两相流动,得到了与弓形降液管堰长垂直截面上的气含率分布与两相的速度分布.结果表明,降液管底部气含率低,中部的气含率增加显著,上部的气含率较高.液相对气相有很强的夹带作用,同时气相的浮力对于液相流动也有一定的阻碍作用.将模拟结果与文献进行对照,两者吻合较好,说明提出的模型对于降液管内流体流动状况的模拟是合适的.     

气液两相并流体系气含率的表达式及其应用

本文基于气液两相分相流模型和动量守恒原理,并结合若干假定,建立了气液两相并流流动体系的气含率一般表达式,给出了由测定压降利用该表达式在确定管内气液垂直向下并流体系气含率中的应用,验证表明Ｈｉｌｌ提出的气液两相垂直向上并流流动体系的气含率表达工为本文建立一般公式当θ＝９０°时的特例。     

应用文丘里管和空泡份额传感器测量油气两相流的实验研究

油气两相流流量测试技术一直是油田两相流研究的重要领域,对油井产能评估和油田的现场管理意义重大.但由于缺乏高精度的测量装置以及气液间滑速比的存在,一直很难获得高精度的两相流的相流量.今利用文丘里管和空泡份额传感器对油气两相流流量测试方法进行了理论和实验研究,首先采用辐射式的空泡份额传感器对流动管道的截面含气率进行了测量,进而计算得到混合物的密度;然后利用喉径比为0.45的经典文丘里管测量得到了两相流总质量流量.在此基础上,考虑了油、气两相界面滑速比对气相流量计算产生的影响,改进了传统的均相流模型,得到了气液两相流气相流量新的计算方法.实验结果表明,利用该方法计算得到的油气两相流总流量、液相流量以及气相流量都具有较高的精度,能够满足现场测试要求,从而为现场测量提供了一种新的计算方法.     

基于文丘里管的页岩气试采期段塞流测量补偿方法

为探索页岩气段塞流气液两相流量的测量方法,以Chisholm模型为基础,利用量纲分析法建立了文丘里湿气虚高模型和液相求解方法,并用其预测段塞流液膜区的气液相流量测量。同时,假设段塞流的液塞区为均相流,基于段塞流闭合模型和文丘里均相流模型,建立了液塞区气液相流量与液膜区气相流量的关系。提出利用一种以管道压力信号、文丘里收缩段与扩张段差压信号判断液塞来临的新方法,并加入逻辑回归法提升对液塞来临判断的准确性。在间歇性段塞流某页岩气平台井口进行了19 d的在线测试比对,结果表明,与大型气液计量分离器相比,文丘里湿气测量系统在加入了段塞流补偿方法后,气相测量19 d累计偏差从14%改善至1.08%,液相累计偏差从-57%改善至-11%。     

多相气升式环流反应器局部相含率和环流速度

气升式环流反应器流动特性研究大多都局限于流动参数的平均特性研究,涉及气-液-固系统流动特性的研究也较少。在200×2500mm气升式环流反应器内,实验研究了空气-水两相及空气-水-玻璃珠三相体系中局部气、固相含率以及浆(液)相环流特性等随操作条件以及液、固相物性的变化规律。结果表明:1两相体系导流筒中截面平均气含率轴向分布有局部极大值,而固体和乙醇的加入使得气含率轴向分布平缓;2两相体系循环液速在导流筒中呈径向抛物分布,在环隙分布较均匀,加入固体和乙醇后对循环速度分布和大小影响不大;3三相体系中导流筒内固含率沿轴向升高呈增大趋势,环隙内轴向分布均匀;导流筒内、外固含率径向分布均不均匀,以近壁处为大;加入乙醇后对固含率分布影响不大。     

气液两相流在文丘里管内的流动压降特性研究

本文选用数值模拟方法对文丘里管内气相与液相的混合流体的流动进行模拟。选取收缩管段的四个截面来分析文丘里管的压强变化情况,得到文丘里管内的气液两相混合流体的流场分布以及流量、气液比、收缩管长对压降的影响。     

基于双锥流量计差压信号的气液两相流参数测量

设计了一种结构简单、加工工艺要求较低的双锥流量计,在此基础上提出了基于单个差压式流量计的气液两相流参数测量方法。提取双锥流量计差压波动信号的无量纲特征值,利用该参数建立气相体积含率的测量模型。通过对双锥流量计差压信号均值的分析表明,Lockhart-Martinelli常数与准气相流量比存在优良的线性关系,根据该线性关系建立了双锥流量计气液两相流流量测量模型。在气水两相流装置上开展了实验研究,结果表明,所建立的分相含率测量模型可在实验范围内对气相体积含率进行有效的测量,测量相对误差在8%以内;对气液两相流总流量和液相流量的测量误差可在5%以内。     

基于流场-电场耦合的典型流型条件下双环形电极响应特性仿真研究

针对管道内气液两相流动过程中出现的不同流型,建立了耦合两相流流场与双环形电极电场的仿真模型,模拟了分层流、波浪流、段塞流、泡状流和环状流5种典型流型,获得了典型流型条件下双环形电极间轴向电流密度空间分布特性和混合电导率动态变化特性,结合理论模型和仿真数据讨论了气液两相混合电导率与液相含率之间的定量关系。研究结果表明:双环形电极之间轴向电流密度的空间分布能够刻画气液两相流的流型特征;当利用无量纲电导率计算平均液相含率时,BegovichWatson模型适用于分层流、波浪流和环状流,而Maxwell模型适用于泡状流。     

Z法气体超声波流量计湿气测量的虚高预测模型

引言湿气通常是指气相为连续相,液相为离散相的气液两相流。美国机械工程师学会ASME将其界定为Lockhart-Martinelli参数(L-M参数)X<0.3的气液两相流[1]。湿气普遍存在于自然界与工业现场中,如常规天然气田井口产出气(湿天然气)、煤层气、湿饱和蒸汽以及页岩气等均属湿气。随着工业生产的发展,对湿气不分离计量的要求越     

A study on the modeling of static pressure distribution of wet gas in Venturi

A model for gas–liquid annular and stratified flow through a standard Venturi meter is investigated, using the two‐phase hydrokinetics theory. The one‐dimensional momentum equation for gas has been solved in the axial direction of Venturi meters, taking into consideration the factors including the void fraction, the friction between the two phases and the entrainment in the gas core. The distribution of wet gas static pressure between the two pressure tapings of the Venturi meters has been modeled in the pressure range of 0.1–0.6 MPa. Compared with the experimental data, all the relative deviations of the predicted points by the model were within ±15%. As the model is less dependent on the specific empirical apparatus and data, it provides the basis for further establishing a flow measurement model of wet gas which will produce fewer biases in results when it is extrapolated. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 699–708, 2015     

Modeling the pressure drop of wet gas in horizontal pipe

A model for gas-liquid annular and stratified flow through a horizontal pipe is investigated,using the two-phase hydrokinetics theory.Taking into consideration the flow factors including the void fraction,the friction between the two phases and the entrainment in the gas core,the one-dimensional momentum equation for gas has been solved.The differential pressure of the wet gas between the two tapings in the straight pipe has been modeled in the pressure range of 0.1-0.8 MPa.In addition a more objective iteration approach to determine the local void fraction is proposed.Compared with the experimental data,more than 83％ deviation of the test data distributed evenly within the band of ± 10％.Since the model is less dependent on the specific empirical apparatus and data,it forms the foundation for further establishing a flow measurement model of wet gas which will produce fewer biases in results when it is extrapolated.     

基于改进de Leeuw关系式的两相流质量流量测量

基于电容层析成像技术和文丘里管流量计,提出改进的de Leeuw关系式来实现油气两相流质量流量测量.实际测量中应用电容层析成像技术获取两相流空隙率和流型信息,由获取的空隙率通过关联Lockhart-Martinelli参数得到质量流量含气率.该改进关系式根据不同的流型信息选择经验参数 (该参数与气相弗劳德准数有关),结合质量流量含气率及文丘里管流量计获取的差压信息实现两相流质量流量测量.油气两相流的实验结果表明所提出的改进de Leeuw关系式是有效的.     

基于空隙率的油气两相流流量测量的研究

利用文丘里管进行油气两相流流量测量的研究,在考虑了气液滑移比对流量测量的影响,对均相流流量测量模型进行了修正,得到了空隙率和文丘里管两端差压与两相流总质量流量及液相质量流量的关系式。实验结果表明利用这两个关系式,在干度小于2％,空隙率在15%～83％范围内,总质量流量测量和液相质量流量测量的均方根误差均小于5％。针对不同的流型,对关系式中的系数作了修正计算,进一步降低了测量误差。     

Void fraction in vertical gas-liquid slug flow: Influence of liquid slug content

In this study we develop a model for computing the mean void fraction and the liquid slug void fraction in vertical upward gas-liquid intermittent flow. A new model for the rate of gas entrained from the Taylor bubble to the liquid slug is formulated. It uses the work done by the pressure force at the rear of the Taylor bubble. Then an iterative approach is employed for equating the gas entrainment flux and the gas flux obtained via conservation equations. Model predictions are compared with experimental data. The developed iterative method is found to provide reasonable quantitative predictions of the entrainment flux and of the void fraction at low and moderate liquid slug void fraction conditions. However, with an increased liquid slug void fraction experimental data indicate that the flow in the liquid slug transits to churn-heterogeneous bubbly flow thus gas entrainment flux tends to zero. Considering this effect in the iterative model significantly improved the predictions for large liquid slug void fraction conditions.     

Modeling of the pressure drop across polydisperse packed beds in cake filtration

Filtration is the separation of solid–liquid mixtures. In this study, we assess the predictive power of Kozeny–Carman model for systems operated at low Reynolds numbers and relatively high pressure drops. We find substantial agreement between the K-C model and experiment only for systems that exhibit tight void size distribution. Dramatic disagreement is observed for particle beds that exhibit wide void size distributions. We propose a modified modeling approach, based on a bimodal void distribution, by introducing two quantities: the fraction of expanded voids and the ratio of void sizes. The simulation results are found to be much more similar to the experimental flow rates than those calculated using the K-C model. The modified model is deemed reliable at predicting the flow behavior, provided that an accurate representation of the void size distribution is available.     

基于神经网络的水平文丘里湿气测量模型

文丘里流量计用于湿气测量需要对因液相的存在而产生的读数偏高（虚高）进行修正。文中分析了8个经典的文丘里湿气测量虚高模型的特点与局限,用分相模型理论结合神经网络曲线拟合方法得到了一个新的文丘里湿气测量模型,并对模型进行了验证,结果证明模型对文丘里湿气测量虚高特性的预测较准确,误差在5%以内。模型的适用范围宽,经大量实验验证并与8个传统模型作了对比,结果表明模型在压力P〖HTSS〗为0. 15～6. 0 MPa,孔径比β〖HTSS〗为0. 4～0. 75,气相Froude数Fr g为0. 5～5. 5,LM参数X为0. 002～0. 3,质量含气率x为0. 5～0. 99范围内均得到满意的预测结果。     

水平管道气液两相流中空隙率对动态压降信号的影响

引　言在化工、石油及动力等工程中 ,气液两相流动现象极为普遍 ,其研究得到了人们的广泛重视 .气液两相流动中的管道平均压降与其他流动条件及参数之间的关系已有较多的研究 ,得到了大量数学模型和经验公式可资工程设计应用[1,2 ],但对管道压降动态特性的研究还不多见 .而对于两相流系统安全性能的设计和运行状态监控等方面 ,管道压降的动态特性无疑是极为重要的参数 .另一方面 ,气液两相流动体系中的空隙率是表示气相浓度 (含气率 )的常用指标之一 ,它对确定气液两相流系统的流型、气液分相流量以及管道中的摩擦压降、重力压降和惯性压降…