[发明专利]一种用于晃动塔器流场检测实验的取样装置及其流场分析方法

摘要

本发明提供了一种用于晃动塔器流场检测实验的取样装置及其流场分析方法，该装置可用于海上天然气预处理塔器研发实验。取样装置包括取样板体、圆形塔截面取样孔、扇形壁流取样孔。为对海上复杂晃动对液体分布进行充分研究，该取样装置的分析方法有：径向均匀性分析、区域均匀性分析、圆周均匀性分析和整体均匀性分析。通过该取样装置在塔器实验中进行实验并对流场进行不同角度分析，获得晃动对塔器的影响结果，从而促进海上天然气预处理塔器的研发。

主权项

1.一种用于晃动塔器流场检测实验的取样装置的流场分析方法，该方法基于的用于晃动塔器流场检测实验的取样装置，包括：取样板体，取样板体的形状为圆形，装入塔器后与塔内壁紧密接触；取样板体上开设有若干个圆形塔截面取样孔，若干个圆形塔截面取样孔的布置形式是由取样板体中心向外发散布置；所述取样板体的外圈均匀开设有多个扇形壁流取样孔；其特征在于：分析方法根据实际分布效果需要确定不均匀度M_f数值，不均匀度M_f的数值不超过0.5时为在截面处的分布均匀性较好；应用取样装置获取塔器截面各取样点的流量值后，首先进行整体不均匀度分析，求得整体不均匀度M_f0，若M_f0数值小于要求值，则进行进一步分析，分别求取环形分区不均匀度M_f1、扇形分区不均匀度M_f2、六边形分区不均匀度M_f3、径向不均匀度M_f4，根据不均匀度数值大小差别获得不同晃动条件影响的大小，从而有针对性地进行装置改进；塔器截面整体取样分析，使用取样板体上所有的圆形塔截面取样孔和扇形壁流取样孔的流量数据，求得塔截面液体分布的不均匀度，得出塔器在该截面位置上的液体分布均匀度评价；该方法以整体不均匀度M_f0为分布均匀性评价指标，计算公式如下：式中，Q_i0为第i个孔口的流量值，m³/s；为N₁个孔口的平均流量值，m³/s；该方法使用取样板体上所有取样孔流量数据，包括塔截面取样孔和壁流取样孔，分析综合性较高，适合各种形式的晃动；塔器截面环形取样分析，该方法将取样板体上按不同半径分成N₂个环形区域，求出每个环形上圆形塔截面取样孔流量的平均值，以评价液体在不同环形区域上分布的均匀性，该方法以环形分区不均匀度M_f1为分布均匀性评价指标，计算公式如下：式中，Q_i1为第i个环形截面取样孔的流量平均值，m³/s；为各环形上取样孔平均值再取平均后的值，m³/s；该方法可用于塔器受到有离心作用晃动时的分布性分析；塔器截面扇形取样分析，该方法将取样板体等圆心角分成N₃个扇形区域，求出每个扇形上塔截面取样孔和壁流取样孔流量的平均值，以评价液体在不同扇形区域上分布的均匀性，该方法以扇形分区不均匀度M_f2为分布均匀性评价指标，计算公式如下：式中，Q_i2为第i个扇形区域取样孔的流量平均值，m³/s；为各扇形区域上取样孔平均值再取平均后的值，m³/s；该方法可用于塔器受到有倾斜或直线加速度效果晃动时的分布性分析；塔器截面六边形区域取样分析，该方法将取样板体分为N₄个全等六边形区域，求得每个六边形区域上圆形塔截面取样孔流量的平均值作为分析指标，对塔器截面的液体分布效果进行分区综合分析；该方法以六边形分区不均匀度M_f3为分布均匀性评价指标，计算公式如下：式中，Q_i3为第i个六边形区域取样孔的流量平均值，m³/s；为各六边形区域上取样孔平均值再取平均后的值，m³/s；塔器截面径向取样分析，该方法将取样孔按照30°圆心角分为N₅组，求得每个径向上取样孔流量平均值作为分析指标，分析不同径向上液体分布情况，该方法以径向不均匀度M_f4为分布均匀性评价指标，计算公式如下：式中，Q_i4为第i个圆心角区域取样孔的流量平均值，m³/s；为各六边形区域上取样孔平均值再取平均后的值，m³/s；该方法用于塔器受到有倾斜效果晃动时的分布性分析。