[发明专利]一种水平管段气液两相流流型分析的实验系统及方法

说明书

本发明公开了一种水平管段气液两相流流型分析的实验系统及方法，包括：水平实验管段，所述水平实验管段的始端通过管路连接气水混合箱下端混合出口；电加热器，所述电加热器连接在水平实验管段的始端与气水混合箱下端混合出口之间的管路上。两相数据采集系统，所述两相数据采集系统连接在水平实验管段的始端与电加热器之间的管路上。两相流量控制系统，所述两相流量控制系统连接在电加热器与气水混合箱下端混合出口之间的管路上。本发明解决水平段流型分析困难的问题，从而避免锅炉在危险的工况下运行，提高锅炉的使用寿命，增加锅炉运行的安全性，具有一定的工程指导意义。

技术领域

本发明涉及气液两相流研究技术领域，具体地说是一种水平管段气液两相流流型分析的实验系统及方法。

背景技术

气相和液相物质混合在一起共同流动称为气液两相流。气液两相流动在自然界、日常生活、工业设备中有着广泛的应用。例如，现代工业设备中，锅炉、核反应堆蒸汽发生器等汽化装置，石油天然气管道输送，大量传热传质与化学反应工程设备中的各类蒸发器等，均广泛存在着气液两相的流动与传热现象。

在石油工程多相流中，单组分工质(如水-水蒸气)的气液两相流具有重要而广泛的应用，单组分的气液两相流在流动时根据压力和温度的变化而发生相变。相对于单相流动而言，气液两相流要复杂得多，其研究难度主要表现在：流型多变、两相之间物性差别大、相之间的相互作用力、以及流动存在着随机性等方面。

在气液两相流的研究中，水平管气液两相流在工程中具有重要意义，例如油田注汽锅炉水平管段流型的研究，对油田的安全与高效生产有着重要的影响。在注汽锅炉水平辐射受热段，管内气液两相流动应维持稳定的水平环状流，这是因为在管外壁存在热负荷时，水平环状流的管内对流换热系数沿管子周向最为均匀，因此金属所产生的热应力最小，这对于油田注汽开采工作而言最为安全。

因此，设计新的系统更好地进行水平管段内两相流流型的研究，具有重要的工程价值。

申请号：200410017475.8，申请日：2004-04-02公开了一种基于希尔伯特-黄变换(Hirbert Huang Trasform)的水平管气液两相流流型识别方法。它是在一个由经典的文丘利管、差压变送器和计算机组成的流型识别系统中,采用希尔伯特-黄变换方法,对文丘利管两端的差压信号进行固有模态分解并计算不同固有模态所占的能量比与残差的均值,得到利用能量比识别流型的流态图,通过能量比与均值的结合得到可以用来判别流型的规则。基于希尔伯特-黄变换的气液两相流流型识别方法的实质在于通过对经典的文丘利管两端的差压信号进行处理,得到与流型有直接关系的特征变量。该方法可以实现对不同管道直径、不同介质的气液两相流流型进行识别。这种方法受现场干扰影响小,通用性强,对流型的识别率高。

申请号：201610544478.X，申请日：2016-07-12公开了一种水平气液两相流流型定量判定方法及装置，其中，方法包括以下步骤：获取多种流型下两相流液膜厚度数据；按照多尺度熵概念对多种流型下两相流液膜厚度数据进行信号处理分析，以提取出不同流型的特征；根据提取的不同流型的特征得到多尺度熵排列分布特征曲线，并计算多尺度熵排列分布图不同流型曲线的多尺度熵率；根据多种流型下两相流液膜厚度数据、多尺度熵排列分布特征曲线、多尺度熵率建立流型数据库，以得到流型识别的定量判定表格，从而通过流型识别的定量判定表格实现判定的目的。该方法可以采用多尺度熵算法处理两相流液膜厚度信号，提取特征量达到流型识别的目的，提高了判定的适用性和可靠性，提高了判定的准确性。

申请号：201610848338.1，申请日：2016-09-23为一种粗糙壁微型水平井筒气液两相流动实验装置及实验方法，包括内壁粗糙且侧壁透明的微型水平井筒，所述微型水平井筒的入口与一气液回路的出口连通，所述微型水平井筒的外部设置有用于拍摄流型的摄像设备。该粗糙壁微型水平井筒气液两相流动实验装置及实验方法能够实现不同尺寸、具有不同壁面粗糙程度的微型水平井筒流动物理模拟实验，研究气液两相在微型水平井筒中的流型分布特征及转换机理、粗糙壁面液相滞留机理及涡旋流动机理等，分析出不同流型的压降变化规律。