[发明专利]一种气液两相流比例取样器

说明书

技术领域

本发明属于流体分配领域，特别是涉及一种用于气液两相流均匀取样的比例取样器。

背景技术

气液两相流广泛存在于石油、化工、核能等许多工业领域。在存在气液两相流动的系统中，通常需要对气液两相流进行取样来分析两相流体的组成,甚至通过流体取样来测量气液两相流流量。然而当气液两相流通过取样器时，进入取样管的气液相比例通常与被取样管路内的气液组成出现差异，这就是所谓的气液相分离现象。众多实验研究表明，气液两相流取样特性不但取决于分配器结构，还与各分配器上、下游流动参数密切相关。即使分配通道结构完全相同且安装完全对称，如果各分配通道入口气液相分布不同或下游各支管路阻力特性不一致也会发生相分离。

为实现均匀取样，王栋等人提出了一种取样管式取样装置(王栋，林益，林宗虎.取样管型分流分相式气液两相流体流量计[J].工程热物理学报，2002,23(2)：235-237)。取样管位于主管内部，取样口正对来流方向，取样管上游设置有混合器。气液两相流体首先在混合器内进行加速、混合，随后进入取样口。其存在主要问题是，取样口正对气液来流，容易造成取样口堵塞。此外，由于难以满足等动能取样条件，取样比很难保持恒定。

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种新型气液两相流比例取样器，取样流体通过设置在管壁的分流孔进行均匀分流，通过入口流型调整和阻力调节保证各个分流孔流动特性完全一致，取样比只取决于取样流体分流孔占总分流孔数目的比值。与现有气液两相流取样装置相比，本发明具有体积小，结构紧凑，取样比可随意调节，不受入口气液相流速、流型等参数的影响，能够在宽广的气、液流量范围维持恒定的特点。

发明内容

本发明主要包括分流管、主流体收集室、取样流体收集室、主流体出口管、取样流体出口管，旋流器以及差压表，分流管的管壁上布置有贯穿管壁的若干个分流孔，旋流器布置在分流管内分流孔的上游，分流管的下游出口由盲板封闭；主流体收集室布置在分流管的外缘，取样流体收集室布置在主流体收集室的外缘，主流体出口管与主流体收集室相连通，取样流体出口管与取样流体收集室相连通，分流管上的分流孔由取样流体分流孔和主流体分流孔两部分组成，取样流体分流孔通过取样管与取样流体收集室相连通，主流体分流孔直接和主流体收集室相连通。

所述的若干个分流孔的结构完全相同，均位于与分流管的中心轴线垂直的同一平面上，数目不小于2，沿分流管的管壁均匀布置。

所述的旋流器由中心轴和螺旋叶片组成，螺旋叶片的外缘与分流管的内壁保持贴合。

所述的差压传感器的两根引压管分别和主流体收集室和取样流体收集室相连通。

所述的主流体出口管上安装有主流体阻力调节阀，取样流体出口管上安装有取样流体阻力调节阀。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)取样比只取决于取样流体分流孔占总分流孔的比例，可根据需要任意调节；

(2)在旋流器作用下，不同流型转变为液膜均匀分布的环状流，消除了气液两相流流型波动对测量的影响；

(3)各个分流孔流动特性完全相同，取样流体与主管道具有完全一致的气液相组成，消除了常规两相流取样装置中的相分离；

(4)无运动部件，无需维护和标定，具有组成简单，生产和运行成本低、操作方便等特点。

附图说明：

图1为本发明组成示意图；

图2为本发明A-A截面示意图；

图3为整流器结构示意图；

图4为气液两相流流型调整示意图；

图5为本发明工作原理图；

图6气相流速为5.0m/s时气、液相取样比实验结果；

图7气相流速为10.0m/s时气、液相取样比实验结果。

具体实施方式:

如图1所示，本发明主要包括分流管1、主流体收集室2、取样流体收集室3、主流体出口管4、取样流体出口管5、旋流器6以及差压表7，分流管1的管壁上布置有贯穿管壁的若干个分流孔8，旋流器6布置在分流管1内位于分流孔8的上游，分流管1的下游出口由盲板9封闭；主流体收集室2布置在分流管1的外缘，取样流体收集室3布置在主流体收集室2的外缘，主流体出口管4与主流体收集室2相连通，取样流体出口管5与取样流体收集室3相连通。

如图2所示，分流管1上的分流孔8由取样流体分流孔11和主流体分流孔12两部分组成，取样流体分流孔11通过取样管10与取样流体收集室3相连通，主流体分流孔12直接和主流体收集室2相连通。