相互重叠的油气泡对流量计敏感场影响分析

运用有限元软件ANSYS对电磁流量计中存在相互重叠的油气泡建立仿真模型,在此模型下对电磁流量计敏感场进行了数据分析,研究了流量计中含有两个相互重叠的球形油气泡与一个与其等大的油气泡对电磁流量计的响应特性之间的关系,进而揭示多个重叠油气泡与一个与其等大的油气泡对电磁流量计响应特性的影响,研究结果可为电磁感应测量多相流中的气包油、油包气及油气包水等情况提供一定参考依据。     

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。     

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射（AE）作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。     

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射(AE)作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。     

气液流经标准孔板压差特性数值研究

本文以油井多相流的在线测量系统研究为背景,在既定多相流量计实验平台上,基于计算流体动力学理论,利用软件CFX对单相水、空气和气液两相流三种流体仿真．得出不同流体对于标准孔板的压差特性,从理论上验证了利用标准孔板进行气液两相流流量测量的可行性,为进一步将标准孔板应用到油、气、水三相流测量提供依据。     

涡街流量计测量气液混相流的不确定度

涡街流量计可用于部分混相流的测量,但迄今为止有关混相流对涡街流量计测量特性的影响还缺少理论研究和实践经验.在体积含气率为2.0%～15.0%的范围内,评定了用涡街流量计测量气液混相流的不确定度,提出涡街流量计测量气液混相流的不确定度计算式.实验以空气和水为介质产生气液混相流,涡街信号通过管壁差压法采集,涡街频率通过功率谱分析获得.结果表明在保持涡街流量计一定测量准确度的前提下,涡街流量计相对扩展不确定度随气液混相流流量及其体积含气率的分布比较均匀;在涡街频率测量的不确定度分量中,由重复性和复现性引起的相对标准不确定度随流量的变化呈现出较强的随机性,而由频率分辨率引起的相对标准不确定度则随着流量的增加而减小.在本研究的流量与体积含气率范围内,由气液混相流引起的涡街流量计附加相对不确定度小于2.0%.这一研究为分析气液混相流对涡街流量计测量特性的影响提供了有益的借鉴.     

三维模型下油气泡对流量计输出影响的研究

运用有限元软件ANSYS对电磁流量计中存在的非导电物体建立三雏立体仿真模型,研究了流量计流体中不同的径向位置存在球形气泡时流量计的响应特性,在流体中存在多个不同径向位置与不同大小球形气泡流量计的响应特性,为电磁流量计在多相流测量中提供一定依据.     

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。     

管内相分隔高含水油水两相流双参数测量方法

针对目前油田高含水油水两相流流动复杂、通常存在于密闭管道难于在线检测等问题,本文提出了一种基于管内相分隔的高含水油水两相流双参数测量方法。通过旋流器将难以测量的细小、分散油滴集中到管道中心,形成油芯-水环的相分隔状态,引入轴向压差和径向压差,建立两个差压之比的实验关联式,结合电磁流量计和差压方法测量总流量和含水率。通过数值模拟方法对差压的取压位置进行了优化设计,并开展油水两相流双参数测量实验。实验结果表明,在84%～100%高含水率范围内,油水总流量和含水率的测量误差几乎都在±5%以内。这为高含水油水两相流实时测量提供一种新的双参数测量方法和理论指导。     

提高电磁流量计测量准确性的改进措施

分析了被测介质电导率、流速分布与直管段、电极结垢与附着层、安装条件和运行环境5方面工程因素对电磁流量计准确测量的影响,提出了提高电磁流量测量准确性的工程对策。从而保证电磁流量计在工程应用中能够准确测量,使其充分发挥其计量作用,为流量检测提供可靠的测量数据。     

海上含液天然气流量计开发

阐述在线多相流量计的开发原理和国内外低含液率气液两相流计量技术研究的主要技术路线.结合海上含液天然气流量计开发工作,全面系统地总结了流量计开发的技术路线和研究成果.详细介绍槽式孔板的单相流与两相流测量特性、基于双槽式孔板组合测量原理与软测量技术的流量计计量算法等内容,指出了需要进一步深入研究的方向.     

气液两相流破口泄漏的相分离实验研究

为研究气液两相流体通过破口泄漏时的相分离规律,设计了新型泄漏测量装置,在空气-水两相流实验环道上开展了实验研究.实验测量段水平布置,管径为40mm,采用直径为2.5mm的圆孔模拟破口.实验中出现的气液两相流流型包括波状流、环状流以及弹状流.结果发现气液两相流体通过管壁破口时会发生严重的相分离现象,相分离程度主要受小孔方位、流型等因素的影响.在环状流型下,由于周向液膜分布的不均匀性,随着小孔位置偏离管壁底部,进入小孔的液相逐渐减少,气相逐渐增多;在分层的波状流型下,当破口位于管壁顶部时,在小孔两侧差压较大时由于伯奴利效应,液相也会进入破口;由于弹状流独特的流动特性,在液塞来临时,破口两侧压力急剧增加,从而导致弹状流型下进入管壁破口的液相远大于其它流型.     

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。     

气泡羽流气液两相流动特性的研究进展

气泡羽流是一种复杂的气液两相流,广泛应用于废水处理、石油加工、环保等工业领域。气泡羽流的流动特性对气液两相间质量、动量传递及工业应用至关重要。本工作总结了理论与实验研究等方面气泡羽流流动特性的研究进展。详细讨论了气泡羽流气液两相流体水力学特性、羽流运动行为的影响因素。根据气含率、气泡直径等水力学参数的预测模型和经验公式,归纳了不同液相物性和结构参数下羽流模型的适用范围,揭示了流动对传质的作用。总结了分层流体中气泡羽流流型变化规律、羽流去分层效果以及引起流型变化的影响因素。阐释了横向流动环境下羽流的偏移行为呈线性变化,该变化与横向流速及表观气速等因素有关。最后讨论了气泡羽流气液两相流动特性研究手段和理论方法的局限性,展望了气泡羽流运动规律多尺度研究的方向。     

基于丝网探针的螺旋管内气液两相流气泡行为研究

核反应堆蒸汽发生器的传热面由螺旋管束组成。螺旋管的三维螺旋结构使得泡状流和塞状流等气液两相流中的气泡在重力、离心力和浮力等作用下在管道内部呈现不对称的相分布状态,两相滑移速度增大,显著影响换热性能并导致DNB型传热恶化难以预测。实验介质为空气-水,结合自主开发的电导式丝网探针技术并发展先进的数据后处理算法,实现了复杂流场的三维时空重构和离散气泡粒径的精细测量,获得了螺旋管内泡状流和塞状流的截面空泡分布规律。基于研究结果,可根据气泡分布规律对螺旋管道的几何结构进行调整以避免传热恶化,为螺旋管式蒸发器的安全设计提供了基础数据和优化思路。     

平衡电极面电磁流量计在离子膜烧碱工程中的应用

通过对平衡电极面全新设计的电磁流量计的测量原理及实际使用情况的介绍,说明了在非金属管道条件下,此流量计也可准确测量,完全解决了困扰传统电磁流量计的电磁干扰问题。     

基于丝网探针的螺旋管内气液两相流气泡行为研究

核反应堆蒸汽发生器的传热面由螺旋管束组成。螺旋管的三维螺旋结构使得泡状流和塞状流等气液两相流中的气泡在重力、离心力和浮力等作用下在管道内部呈现不对称的相分布状态,两相滑移速度增大,显著影响换热性能并导致DNB型传热恶化难以预测。实验介质为空气-水,结合自主开发的电导式丝网探针技术并发展先进的数据后处理算法,实现了复杂流场的三维时空重构和离散气泡粒径的精细测量,获得了螺旋管内泡状流和塞状流的截面空泡分布规律。基于研究结果,可根据气泡分布规律对螺旋管道的几何结构进行调整以避免传热恶化,为螺旋管式蒸发器的安全设计提供了基础数据和优化思路。     

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。     

壁面润湿性对蛇形微通道内两相流流动特性影响的格子Boltzmann模拟

在90°Y形汇流的矩形截面蛇形微通道内,采用格子Boltzmann方法对不同接触角的蛇形微通道内气液两相流动进行了数值计算。首先以空气和水为工作流体对气液两相流动进行模拟研究并通过实验进行验证。验证模型合理性后,根据模拟计算结果,以气液相流速为坐标绘制了不同接触角下的流型图并分析其差异性及原因;同时深入研究了液相黏度和接触角对于弹状流流体力学性质的综合影响;比较了具有不同接触角壁面的蛇形微通道内两相流压降、摩擦因子、壁面摩擦系数和剪切应力的分布规律,并讨论了蛇形微通道内气液两相流动的影响因素。研究表明疏水壁面即接触角大于90°时,微通道内两相流压降、摩擦因子、壁面摩擦系数和剪切应力均低于亲水壁面微通道内相关参数,更利于流体流动。     

电磁流量计在炼油厂的使用策略

电磁流量计因其无法比拟的一些优点一直持有较高的市场占有率。其结构简单,流体流过流量计不会产生压力损耗,可以测量脏污介质、浑浊介质及腐蚀介质的液固两相流量,测量过程不易受液体的密度、温度、粘度的影响,测速范围比较宽。文章介绍了电磁流量计的基本原理和使用优势,分析了电磁流量计选用时需要考虑的问题,对影响其测量精度的因素进行了探讨,提出了提高电磁流量计使用精度的几种策略,并对主要故障源和故障现象进行汇总对比,对于电磁流量计的使用和维护有一定帮助。