基于旋转分相单元的电容式气液两相流含液率测量

为提高电容器对含水率测量的能力,设计与其相匹配的旋转分相单元,以实现气液两相流含水率的起旋分相式电容测量。在电容传感器的测量单元基础上,增加旋转分相单元,利用气液两相流体力学理论对其结构进行设计优化,并根据实际应用条件确定分离圈数,保证气液分相效率。旋转分相单元克服了气液两相流流动形态的多样性,将体积含水率信息转换成液膜厚度信息及截面含水率信息进行测量。经实验验证,Lockhart-Martinelli截面含气率模型与实验中电容器测量截面含气率具有良好的一致性,其能够实现对体积含水率20%以内的气液两相流有效测量,体积含水率的绝对误差在±2%以内。     

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.     

槽式孔板的低含液率气液两相流测量特性

槽式孔板是一种新型气液两相流量传感器,目前尚未发现能够应用于槽式孔板的两相流压降相关式,结合空气/水两相流实验数据,比较了五类典型的标准节流元件两相流压降相关式对槽式孔板测量数据的计算结果,分析了这些相关式的适用范围和误差原因。基于不同的建模思想,综合考虑洛—马参数、介质压力、气相流量等参数的作用,建立了三种相对准确的槽式孔板两相流压降相关式,并将其应用于低含液率的凝析天然气计量技术研究,计算结果表明三种相关式均能达到工业计量的精度要求。     

气液两相流相含率确定方法的研究综述

通过查阅大量气液两相流相含率检测和确定方法的相关文献,总结归纳了确定气液两相流相含率的常见方法,简要地对每种方法的原理和优缺点进行了阐述对比,借此提出了部分建议,旨在对后续气液两相流的研究和实验工作提供一些参考。     

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。     

板式塔降液管中高气含率两相流研究

设计了盐水－空气系统试验装置模拟高压塔降液管中高气含率的两相流，采用毛细管光电检测技术测定了降液管中气含率分布和气泡直径分布，并与水－空气系统非高气含率的分布作了比较。实验结果与按上升气泡速度所预测的气含率相符合。     

气液两相流电容传感器相浓度测量特性

为了考察两种电容传感器(对壁式及双螺旋式)测量气液两相流相浓度的适应性,搭建了垂直上升气液两相流电容传感器测量系统。实验表明对壁式电容传感器测量分辨率较差,而双螺旋式电容传感器对相浓度具有较高的分辨能力。采用时频分析方法对电容传感器波动信号进行了分析,发现两种电容传感器的时频联合表达均能清晰地表征流型运动特征,并可对流型进行有效辨识。最后,基于双螺旋式电容传感器测量信号,建立了气液两相流漂移模型,取得了对段塞流和混状流分相表观流速较好的预测结果。研究表明,双螺旋式电容传感器在气液两相流流动参数测量上具有较好的应用前景。     

基于多小波相邻系数法的热式油水两相流相含率测量

油水两相流温度信号受到外界噪声干扰,导致油水特性难以辨别,含油率测量范围小。为解决这一问题,采用一种新的信号处理方法——多小波相邻系数法,与多小波传统阈值、向量阈值去噪算法相比,较好地解决了变换系数之间的相关性,去噪效果较好。通过大量的油水实验数据处理发现：利用热电偶测温信号的电压幅值波动测含油率,测量范围为3%～70%,通过曲线拟合,得到热电偶电压幅值波动与含油率的数学表达式,测量误差为7.1%。     

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。     

基于独立成分分析的水平管气液两相流分相信息提取

基于独立成分分析(ICA)方法分析水平管气液两相流的电阻成像（ERT）所获取数据,提取水平管气液两相流流动特征,获取分相信息。通过分析比较ICA所得的独立分量以及ERT侧视、俯视成像时间序列和摄像仪记录的流动状态图像,并经过实验表明,对水平管气液两相流中的弹状流、分层流、波状流,电阻层析成像方法结合ICA方法可有效地获取水平管气液两相流流动特征参数,提取的独立分量反映了物理上相互独立的分相的变化情况,具有明确的物理意义;对水平管气液两相流中的塞状/泡状流,ICA方法结合多尺度分析方法可获得更为有效的信息。     

垂直管内气液两相弹状流含气率研究

In order to investigate the influence of the entrance effect on the spatial distribution of phases, the experiments on gas-liquid two-phase slug flow in a vertical pipe of 0.03m ID were carried out by using optical probes and an EKTAPRO 1000 high speed motion analyzer. It demonstrates that the radial profile of slug flow void fraction is parabolic. Influenced by the falling liquid film, the radial profile curve of liquid slug void fraction in the wake region is also parabolic. Since fully turbulent velocity distribution is built up in the developed region,the void fraction profile in this region is the saddle type. At given superficial liquid velocity, the liquid slug void fraction increases with gas velocity. The radial profiles of liquid slug void fraction at different axial locations are all saddle curves, but void fraction is obviously high around the centerline in the entrance region. The nearer the measuring station is from the entrance, the farther the peak location is away from the wall.     

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。     

油水两相流相含率的软测量方法

对垂直上升管中油水两相流流动测得的电导波动信号,从时频域内提取了11个反映油水两相流流动特性的特征量.频域内特征量提取采用了语音信号处理中的线性预测方法,时域内特征量提取采用了时间序列统计分析方法.将这些特征量作为人工神经网络的输入量,在总流量10～60 m³•d^-1及含水率51%～91%范围内,采用基于Levenbery-Marquardt算法的BP人工神经网络作为相含率预估模型,较好地实现了油水两相流含水率预测,为两相流相含率测量提供了一种新的软测量途径.     

丝网传感器的气液两相流可视化测量特性研究

关于丝网传感器（WMS）可视化测量能力已有学者采用多种流体可视化技术进行了研究评估,数值仿真方法以其低成本、灵活多样优势受到了广泛关注,但瞬态流场-电场的WMS耦合仿真评估鲜有报道。针对空间分辨率3.125 mm,16×16电导型WMS,基于电场域中被测介质局部电导率与流体相含率的线性关系提出了流场-电场耦合方法。采用COMSOL实现了分层流、环状流和段塞流的气液两相流体仿真以及相应的耦合计算,结果表明WMS测量重构图、电流密度模值分布等信息与真实气液相分布严格对应,证明WMS具有出色的可视化测量能力和耦合方法的可行性。此外采集了不同液位高度静态分层流WMS实验数据,并与仿真数据进行分析对比,二者测量归一化值重构图与静态流体分布相吻合,表明了仿真模型的可靠性,以及测量值归一化处理能有效修正因WMS“边缘电场畸变”造成的边缘点测量值与流体分布之间的非线性映射关系,确保整个横截面上两者之间的一致线性映射。     

卧式矩形截面螺旋通道内气液两相流截面含气率测量研究

以空气和水为工质,对卧式矩形截面螺旋通道内气液两相流动特性进行了实验研究。根据以往截面含气率的计算方法,创新性地提出一种适合于卧式矩形截面螺旋通道内两相流动截面含气率的计算方法,并与漂移流模型进行比较,发现两种计算方法所得结果趋势相近,大部分符合较好,表明利用斜十字交叉法计算卧式矩形截面螺旋通道内气液两相流的截面含气率是可行的。并且对比Zuber-Findlay模型与Ishii模型发现,Ishii模型预测卧式矩形截面螺旋管通道内的截面含气率精度较高。     

微通道气液两相流研究进展

介绍了国内外微化工发展背景及发展现状,微通道内气液两相流流动气泡特性和传质特性。微通道中(横向及竖向微通道)气液两相流流型划分主要有泡状流、弹状流、环状流、搅拌流等。气泡形成过程中流体挤压力对气泡表面进行破坏致使分离,表面张力则在整个过程中维持着气泡形状及长度。着重介绍了微通道内气泡形成过程及经验长度计算,比较了不同研究者提出的经验公式中气液相表观速度比和气泡长度的关系,得出气泡长度均随气液相表观速度比的增加而增加,但依据研究者实验条件不同增加趋势也不尽相同。传质方面,研究基本集中在气液相比表面积较大的泡状流、环状流上,而气液表观速度、当量直径、压强等都会影响传质系数。微通道气液两相流虽然在传热、传质方面有很大的应用前景,但仍存在研究手段单一、理论数据不完善等问题,指出在未来的研究中研究者们要扩大领域范围,为传质传热的实际应用提供更可靠的理论依据。     

气液固三相流化床局部相含率

在以焦末为固相、空气为气相、水为液相的三相流化床中研究了局部气含率和局部固含率径向分布。实验用流化床内径100 mm,高1.7 m,焦末粒度1.07 mm。分别采用电导探针法和光纤法测定局部气含率和局部固含率。结果表明:表观气速为0.35—0.71 cm/s,表观液速为2.12—3.54 cm/s时,局部气含率在流化床中沿径向r/R=0—0.8处分布较均匀,在靠壁面处下降至约0.5%,且随表观液速增加而减小,随表观气速增加而增大,且在距分布板轴向高度分别为370 mm和470 mm时趋势一致,大小沿轴向增加,在表观气速一定时,液速小于2.12 cm/s时,气含率沿径向减小的趋势较明显。局部固含率沿径向分布较均匀,基本不随表观气速变化而变化,随表观液速增大而增大,且在距分布板轴向高度分别为370 mm和470 mm时趋势一致,大小沿轴向减小。     

多层桨搅拌槽内气-液两相局部气含率研究

在直径0.48 m的椭圆底搅拌槽中,研究了以半椭圆管盘式涡轮(HEDT)为底桨、上两层为四叶翼型轴流桨下压操作(WHD)的组合桨(HEDT+2WHD)在搅拌槽内沿径向和轴向的局部气含率分布及不同表观气速对局部气含率的影响.局部气含率沿轴向分布比较均匀,仅在底桨附近有一个极大值,其它位置局部气含率差异较小.随着表观气速增...     

气液两相流段塞流持气率快关阀法优化设计

快关阀法(quick closing valve,QCV)是气液两相流流动实验中常用持气率标定手段。特别是由于段塞流中气塞与液塞表现为随机可变流动特性,不合理的快关阀间距及截取次数选择将会导致持气率测量误差增大。提出了一种持气率快关阀法优化设计方案。首先,采用环形电导传感器上下游阵列信号计算流体相关流速,根据相关测速结果提取上游传感器信号对应流动工况的气塞与液塞间隔长度序列,采用Maxwell方程提取液塞中含泡持气率;在此基础上,再依气塞在管道内占比模拟计算不同快关阀间距时捕获的持气率波动序列。通过分析持气率序列波动,从统计学角度指出了95%置信度及5%允许误差情况下所需最低截取次数。最后,在快关阀门间距为1.55 m的条件下对段塞流所需截取次数进行了实验验证。通过对快关阀法持气率测量误差进行统计分析,证明了设置两个快关阀门间距的充分条件。     

基于ANSYS的气/液两相流电容相关流速测量仿真研究

以气/液两相流互相关测量系统为研究对象,采用MATLAB建模仿真方法,研究由电容传感嚣构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理.并针对电容传感器的"软场"特性,利用ANSYS软件分析电容传感器与离散相浓度的关系,采用Monte-Carlo方法建立气/液两相流流动模型,研究"凝固流动图型"、"非凝固流动图型"以及速度...