[发明专利]气固液固两相流的测量方法

说明书

本发明属于气固液固两相流的测量方法。

日本渡边金助1982年11月发表于月刊“计装”的文章“固气两相流差压流量计”一文中介绍了该种流量计的原理及测算方法。如图1所示流量计由直管和扩压管两部份组成，并水平安装。首先在扩压管入口处确定第一测压点〔1〕，在扩压管下游处找出第二测压点〔2〕，使固体粒子速度与点〔1〕速度相等。点〔1〕与点〔2〕间的距离x₀，用下列公式计算

x₀tanφ/r＝ (1－φ)/(φ) 其中r为扩压管入口处的内半径，φ₀为扩压管入口处固气速度比，φ为扩压管半扩角。然后在纯气体通过时，找到直管部两测压点〔3〕、〔4〕，其之间的压差与〔1〕、〔2〕两点间压差的关系的比例系数k。由点〔1〕与点〔2〕的压差△P_a算出气体流量G_a，再由点〔3〕点〔4〕的压差△P及△P_a用 (ΔP－kΔPa)/(kΔPa) 求出固气混合比m，其中K为比例常数。则固体流量为G_S＝mG_a，最后用温度，压力修正至标准状态相应值。采用上述方法确定第二测压点〔2〕时要分别测出固体粒子与气体的速度，十分麻烦，且误差大。

本发明的目的是提供一种气固液固两相流的测量方法。

图1是流量计结构示意图;图2是确定点〔2〕示意图;图3是确定点〔3〕点〔4〕距离示意图。

下面结合附图作详细说明。

按图〔2〕的布置，前面是高精度流体流量计〔9〕，中间为固体粒子加料斗〔8〕，后面是待测的流量计。流量计分直管部分〔6〕和扩压管部〔7〕二部分。〔1〕、〔2〕、〔3〕、〔4〕为测压点，〔5〕为测温点。扩压管的半扩角φ应满足两个条件，一是φ角应足够大以保证固体粒子与壁面的碰撞可以忽略，且使〔1〕、〔2〕两点的压差信号足够大。二是φ角不能过大，以免使流体发生分离，对于以空气作为流体的两相流φ角应为6°-16°。由于固体粒子在直管部分与管壁的碰撞其速度小于流体的速度，在扩压管入口处粒子与管壁的碰撞可以忽略，此时粒子开始加速运动，因为流体的减速使粒子自某一点开始减速，所以，从扩压管入口处到足够远的距离，总可以找到两点，在这两点上粒子的运动速度相等。即是在两点之间固体粒子对流体动量的改变为零，因此，由这两点间的压差计算出的流量为纯流体的流量。

当有两相流通过时，在扩压管〔7〕第一测压点〔1〕下游处找出第二测压点〔2〕，使得通过这两测压点〔1〕、〔2〕间压差△P_S算得的流量G_S与加料斗〔8〕前的标准流量计〔9〕读出的流量G_B相等。G_S的计算公式如下：

Gs=πd224μ2ΔPsρ(d2d1)4-1]]>

其中△P_S为〔1〕、〔2〕两点间压差，d₁，d₂分别为〔1〕、〔2〕两点处直径，μ＝0.97为流量系数，ρ为流体密度。实际测量中通过两相流时〔1〕、〔2〕两点间压差为△P_F。当纯流体流过时，在直管部〔6〕找出两测压点〔3〕、〔4〕，使得〔3〕、〔4〕两点之间压差与扩压管内〔1〕、〔2〕两点之间压差相等。实际测量中，通过两相流时〔3〕、〔4〕两点间压差为△P。向固体加料斗加入质量为M_S的固体粒子，与流体混合后的两相流通过两相流量计测算系数K，其计算公式如下：