[发明专利]一种同质气液混合介质质量流量测试装置及方法

说明书

本发明提供了一种同质气液混合介质质量流量测试装置及方法，其装置的进口管连接分离器，分离器的气体出口与倒U形管连接，倒U形管与气路文丘里管的上端连接，气路文丘里管的下端与出口管连接；倒U形管上连接第一温度传感器以及第一压力传感器；分离器的液体出口与U形管连接，U形管与液路文丘里管的下端连接，液路文丘里管的上端与出口管连接；U形管上连接有第二温度传感器以及第二压力传感器；气路文丘里管和液路文丘里管上均连接有差压变送器。本发明能够提高测试精度，同时缩小测量装置的体积，并简化测量装置，可改善测量的实时性和提高测量的效率，便于工程上的应用，特别是对于同质介质气液混合流体流量的分离及测试具有重要意义。

技术领域

本发明属于流体质量流量测量技术领域，特别是气液混合流体流量测量，用于检测同一类介质由于汽化混合而出现的气液两相流的测量方法及装置，具体是一种同质气液混合介质质量流量测试装置及方法，主要用于低温工程、航空航天、石油化工等行业的介质由于温度变化引起的属性变化的测量。

背景技术

气液两相流动现象广泛存在于低温工程、航空航天、石油化工、核能、制冷及冶金等工业领域中。现已有资料表明等温液体属性模型或者等温正压流体属性模型都不能够模拟实际的流体属性变化，必须考虑同质介质受汽化等因素而形成的气液混合的实际情况。特别是在上述领域中出现的苛刻工况环境下，传统的单向流的理论不再适用，比如在火箭发动机用动静压轴承在运转过程中产生的温升会导致润滑介质(液氧、液氢等)两相流的出现，这时轴承的性能就会发生很大的变化，这时就需要运用两相流的模型来分析轴承的性能，同时需要测量以得到混合的两相流介质的流量情况。再如在不同领域涉及摩擦学(润滑、磨损、摩擦等范畴)的实际状况，尤其对于现阶段经常出现的“三高”(高速、高温、高功率)工况，非常有必要把摩擦副相关的润滑液当作两相流来看待，这就使我们需要知道两相流的一些参数，从而建立新的两相流模型或者参数获取方法，并将它更好地应用到这些领域中。

目前气液两相流的流量测量方法大致分为两种，即总流量测量法和相含率连续在线测量检测方法。

其中总流量法大多是针对孔板、文丘里管、流量计等进行改进，从而达到测量的目的。如CN102759383A公开了一种基于单节流元件的气液两相流气相流量在线测量方法及装置，它包括安装在测量管道上的差压流量计，在其上还安装有与数据采集处理器相连接的压力变送器、差压变送器和温度变送器，它通过由实验得到的模型，再根据测得的两相压力、温度及节流元件两端的差压信号，从而计算得到气相质量流量；CN1256413A通过涡街发生体使两相流产生涡街，并检测出其迎流面上受到的冲击力和涡街的频率，再由相关模型得到两相流的流量与组份。CN1609563A公开了一种气液两相流流量测量装置，包括压力变送器、过滤器、流量计、90°弯头、差压变送器、温度传感器和气液两相流流量计算仪等，它通过过滤器对流体进行过滤，然后经过流量计得到两相流的工况流量Q，再经过连接两个导体管距离为定值孔眼的差压变送器垂直管道进行密度测量；CN103674139A公开了一种基于质量流量参数统计特征的两相流测量方法，它采用科氏质量流量计测得的瞬时质量流量和瞬时密度及其统计特征，结合存储于计算机中的关联式关系，实现气液两相流含率及流量的测量。

而上面讲到的这些方法主要存在的问题是在对两相流进行测量时得到的差压信号一般波动性比较大，稳定性差，其模型大多为实验得到的模型，针对特别的工况具有一定的精度，但对于用于一般的气液两相流测量，其模型的可重复性较差。另外他们的方法主要用于如油气等不同介质两相流混合的情况，如油介质中混合空气等不同气体介质，适用范围比较局限。