V形反射式双声道超声波流量计湿气测量特性

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,主要存在于石油天然气工业的勘探开发与生产过程当中,美国机械工程师学会(Amer-ican Society of Mechanical Engineering,ASME)将其界定为Lockhart-Martinelli参数(即L-M参数)小于0.3的气液两相流[1]。传统的单相气体流     

低含液率气-液两相流研究现状分析

在石油天然气工业中，低含液率气-液两相流动广泛存在于湿天然气管道中。湿气输送管道内经常含有水和天然气凝析液，这些液体的存在会导致沿管线的压降明显增加。而压力梯度的预测对于选择合适的管材和确定管道尺寸有直接的影响。因此，在湿天然气输送过程中，研究低含率气-液相流动的流动特性是非常重要的。本文针对低含液率气-液两相流动的研究现状进行了综述和分析。     

湿气两相流量计在渝西页岩气田的应用效果评价

湿气两相流量计测量技术是近十几年来发展起来的新型测量技术,总体还不够成熟。为验证湿气两相流量计在渝西区块黄202井区页岩气田的适应性,选取三个厂家的湿气两相流量计,与气液分离后孔板流量计和电磁流量计的测量数据作对比,优选出适宜渝西页岩气田的湿气两相流量计。     

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。     

改良型CO2湿壁塔内气液两相流动规律及传质特性

基于Fluent软件，采用层流模型、VOF模型及非稳态类型，模拟基准湿壁塔和改良型湿壁塔的气液两相流场，分析稳定液膜边界气液两相流场对传质过程的影响。结果表明，随液相入口流量的增大，在稳定液膜边界气相涡旋运动逐渐增强，气液两相混合程度加强，利于改良型湿壁塔的气液两相传质。在一定气相入口流量范围内，随气相入口流量的增大，液膜界面涡旋运动增强，气液两相混合程度加强，利于改良型湿壁塔的气液两相传质；气相入口流量不宜过大，否则导致液相不能沿湿壁柱向下流动形成稳定的液膜，不利于传质。改良型湿壁塔的变径结构和气体挡板均利于气液两相混合，利于传质。改良型湿壁塔的传质过程在液膜边界发生，随液相入口流量的增大液膜厚度增加，液膜表面积增大，有效传质面积增大，利于气液两相传质。通过对比基准湿壁塔和改良型湿壁塔的气液两相流场，改良型湿壁塔内气液两相混合程度加强，更利于传质。     

湿天然气在上倾管道的气液两相流动特性研究

利用VOF (Volume of Fluid)模型模拟了湿天然气在上倾管道的气液两相流动特性。讨论了管道内气体入口流速对气液两相流动特性的影响。结果表明,当管道内气体入口流速较低时,由于气液界面的切应力小于液相在上倾段的重力分力,因此气体无法将液体携带至管道上倾段。随着气速的增加,气液界面的切应力逐渐增大,气液界面开始出现波纹,气体逐渐将液体携带并完全平铺于管道上倾段。     

湿天然气管道内液滴夹带机理及模型研究

低含液量气液两相流具有独特的流动特性,尤其是气相流速较大时,表现为气相夹带液滴。本文介绍了湿天然气管道内气液两相流液滴夹带产生的机理,并对现有液滴夹带率计算模型进行了分析研究。     

水平管泡状流相分布特性

<正>气液两相泡状流的主要特征是连续液相中携带散布其中的细小气泡,气泡的存在不仅对气液两相流的传热、传质及阻力特性有很大的影响,而且对两相流动的稳定性也有很大的影响.前人有关泡状流的研究大多偏重于两相流的平均参数,对于两相流局部统计参数如局部空隙率等参数的变化规律是近年来两相流研究的新趋势.对于垂直管内的流动已经积累了相当数量的数据,而同样有广泛应用的水平管内相分布规律还知之甚少.气泡对气液两相流的传热、传质及流动结构影响机理的研究必须以了解相分布及气泡的局部统计参数为前提,同时对相分布特性的深人研究也为气液两相流的数学模型化提供实验依据.本文以空气、水为工质,研究水平管内气液两相流的相分布特性,给出了典型泡状流的时域信号图,研究了相分布随气液两相流量的规律变化,并与前人的有关结果进行了比较.     

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…     

重油燃烧器Y型喷嘴气液两相流动与雾化特性模拟

为改善重油雾化质量,针对沥青站重油燃烧器Y型喷嘴,运用CFD (Computational Fluid Dynamics)方法研究了喷嘴结构参数(混合室长度、入口直径比、入口夹角)与雾化参数(重油流量、空气入口压力、重油温度)对喷嘴气液两相流动与雾化特性的影响。结果表明,结构参数与雾化参数直接影响喷嘴内油膜厚度与气液两相速度差;不同参数下,喷嘴气耗率与液滴索泰尔平均直径的变化规律相反;综合考虑两个雾化性能指标,混合室的适宜长度为15~20 mm,入口夹角的合理范围为60°~75°,入口最佳直径比为1.0~1.1;为保证重油获得较好的雾化效果,空气入口压力应大于0.5 MPa,这为优化Y型雾化喷嘴的结构与运行参数提供了参考。     

长槽道内文丘里湿气流量测量虚高特性

为了研究节流装置结构参数对湿气流量测量虚高特性的影响,设计了与传统文丘里管结构相对的边壁绕流型长槽道内文丘里节流装置,并对其湿气测量特性进行了实验研究,对比分析了节流装置水力直径和管道液相分布对虚高的影响。实验研究和理论分析表明,气相对液相加速的摩阻压降是影响虚高的重要因素,在相同工况条件下,节流装置流通区域的水力直径越小,液相分布越均匀,气液两相混合越充分,虚高值越大。对节流装置结构参数对虚高的影响进行了较为细致的分析,为基于边壁绕流型节流装置的湿气流量计的结构优化设计奠定了基础。     

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。     

基于截面气含率的文丘里湿气压降模型

运用两相流理论对湿气中的气相与液相流动进行分析,在分层流与环雾状流的条件下推导了两相流通过水平标准文丘里流量计的理论模型.通过分别考虑截面气含率、相间摩擦以及液滴夹带等因素,在文丘里轴向对湿气流动中的气相动量方程进行求解.通过对水平直管中的截面气含率公式进行修正,建立了适用于收缩管道的截面气含率模型,并在此基础上模拟了湿气流经标准文丘里时其两个取压孔之间的轴向静压分布.实验证实,使用修正后的截面气含率公式将使模型对文丘里压降的预测准确度明显提升,其相对误差在15%以内.该模型以湿气两相流在水平文丘里中的流动形态为依据,具有较充分的物理背景,而且在推导过程中较少依赖特定实验装置与数据,为建立具有一定普适性的文丘里湿气计量模型奠定了基础.     

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.     

湿气管道积液临界气速预测的新模型

气田开发经常采用湿气集输方案。针对湿气输送管道出现的积液问题,基于分层流最小界面剪切应力准则,利用气液平界面分层流液膜区的速度分布规律,建立了求解积液临界气速的新机理模型。由分层流液膜区的流场描述和气相动量方程得到气液界面剪切应力的表达式;利用界面剪切应力函数曲线特性,可以通过界面剪切应力关于持液率求导获得临界气速。以不同文献中收集的临界气速实验数据,对新模型和其他具有代表性的湿气管道积液模型进行验证对比,表明新模型的预测精度要优于其他模型。     

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%。