[发明专利]一种环状流液膜分离与质量计量方法

说明书

本发明涉及一种环状流液膜分离与质量计量方法，所采用的装置包括渗透收集系统、流量控制系统和计量称重系统三部分。渗透收集系统，包括多孔渗透管道、套管、排污阀、三通阀、控制阀，所述的多孔渗透管道的中间段为多孔段，位于套管内，在套管的下部开设有导流孔，通过多孔段渗透出的流体经由导流孔流出后，先流经三通阀，再经由控制阀后进入计量称重系统的储水容器，在储水容器中进行气液分离后，气体经流量控制系统计量并排出，液体则存储于储水容器中。流量控制系统包括浮子流量计和排气阀。气液两相流流经多孔渗透管道时，对分离的液膜进行质量计量。发明通过对排气量的精确控制与计量，可实现对液膜的完全收集，并得到液膜平均流量。

技术领域

本发明属于两相流量测量领域，涉及一种环状流液膜收集与计量装置。

背景技术

气液两相流广泛存在于石油、热动、航天及化工等工业过程中。环状流是一种常见的气液两相流流型，其特征为，一部分液相以液膜形式沿管壁流动，另一部分以液滴形式存在于高速气芯中。由于液滴的沉积和液膜的雾化，二者之间存在质量交换[1]。液滴-液膜传质问题对环状流的研究十分重要。液滴夹带率在很大程度上影响干涸的发生以及干涸后的传热恶化，而干涸模型的建立依赖于对液滴夹带情况的准确测量[2]；液膜流量的准确计量则对环状流中压降、持液率和干度估计及分离器的设计优化有重要作用[3]。

目前研究液滴-液膜传质问题的方法主要有加热法[4]、追踪法[5][6]和液膜提取法[1][7]。加热法通过对管壁进行加热，使液膜恰好完全蒸发，并根据热量守恒计算得到液滴流量及沉积率。这种方法仅适用于蒸汽-水两相流，且难以实现加热量的精确控制。追踪法是在液膜中注入氯化钠溶液，根据液膜-液滴间传质过程，推导得到液滴夹带率。这种方法仅适用于充分发展的环状流，所需管道较长，且测量过程需严格标定。液膜提取法由于原理清晰、方便控制被广泛应用。但现有的液膜提取法主要利用量筒进行液膜体积测量，信号无法远传，不能实现自动采样，存在人工测量误差较大等问题。

参考文献

[1]Okawa T,Kotani A,Kataoka I.Experiments for liquid phase masstransfer rate in annular regime for a small vertical tube[J].InternationalJournal of Heat&Mass Transfer,2005,48(3–4):585-598.

[2]樊普,秋穗正,贾斗南.垂直向上圆管环状流临界热流密度研究[J].核动力工程,2006(05):42-47.

[3]樊文娟,彭颖.气液两相环状流中夹带液滴特性研究[J].炼油与化工,2016,27(02):10-12.

[4]G.F.Hewitt,H.A.Kearsey,R.K.F.Keeys,Determination of rate ofdeposition of droplets in a heated tube with steam–water flow at 1000psia,AERE-R6118,1969.

[5]P.Andreussi,Droplet transfer in two-phase annular flow,Int.J.Multiphase Flow 9(6)(1983)697–713.

[6]S.A.Schadel,G.W.Leman,J.L.Binder,T.J.Hanratty,Rates of atomizationand deposition in vertical annular flow,Int.J.Multiphase Flow 16(3)(1990)363–374.