第三章--多相流及其测量方法幻灯片.ppt

4、多相流量计的分类 * 第二章 多相流测量方法研究 多相流量计和单相流量计一样，按照传统的原理分类如下： (1) 节流式：基于两相流通过节流装置时产生的两相压差与单相压差间关系的测量模型而得到两相流量。 (2) 速度式：基于测量两相流混合物的流速和平均密度或分相含率来得到两相流量。 (3) 容积式 (PVT 法 )：利用一定容积的两相混合物压力、容积和温度间的热力学关系测量两相流量。 (4) 质量流量式：直接测知两相质量流量。 速度式 * 第二章 多相流测量方法研究 基于测量两相流混合物的流速和平均密度或分相含率来得到两相流量。 ①力学法：利用流体的动压、动量矩和离心力等测流速。 ②相关法：通过两点的相关函数测流速。 ③光学法：利用激光多普勒效应或光导纤维等技术测流速。 ④声学法：利用超声波原理测流速。 ⑤热学法：利用热线风速仪或量热计测流速 ； ⑥电磁法：利用电磁感应原理测流速。 ⑦核磁共振法：利用核磁共振原理测流速。 ⑧示踪法：利用脉冲中子触发新型示踪技术测流速。 在涉及两相流体或多相流体流动的工业生产过程中，人们感兴趣的往往不只是流体的流动速度，更主要的是希望知道管道中各相流体的体积流量或质量流量。 重要性：混合流体中各相流体的体积(质量)流量之比，决定这些生产过程的经济性和生产效率，有时甚至影响到生产的安全性。 流体混合物中各相流体的体积流率 Qi 或质量流率 Qmi 可分别 表示为 式中vi —流体混合物中第 i 相流体的截面平均流速，或流体混合物的截面平均流速，[m/sec]； ?i—流体混合物中第 i 相介质的密度，[ kg/ms ]； A — 流体管道的横截面积，[m2]； ni —流体混合物中第 i 相介质的平均体积占空系数，[%]。 第二章 多相流测量方法研究 * 3.4 多相流离散相浓度的测量 1、多相流离散相浓度测量的重要性 由于相关技术在解决两相及多相流测量问题中，较一般常规方法有许多优越之处，如果能设法测得流体混合物中离散相的体积浓度，就有可能构成非接触式的工业两相或多相流质量流量测系统，如右图所示。 注意： 两相流体的流动情况比较复杂, 存在着不同的流型。 在垂直管道中的流型又与在水平管道中的流型不同。 因此， 可以通过测量流体混合物的速度及离散相的体积浓度，求得各相流体的体积流率或质量流率。 有时，除了需要测量离散相的体积浓度外，还必须知道各相流体的流动速度。 第二章 多相流测量方法研究 * 1、多相流离散相浓度测量的重要性 图 2.3 两相流体体积流量（质量流量）测量系统 两相流体或多相流体中离散相浓度 ( 局部浓度或截面、体积平均浓度 ) 的在线测量，是一个需要长期努力才能解决的难题。 什么是：两相流体或多相流体中离散相的浓度，有时又叫做离散相的占空系数（ void Fraction ），是描述被测流体混合物中离散相所占有的体积百分数大小的参数。 具体概念：由于在流体流动过程中，离散相在流体混合物中的空间分布常常是不均匀的，而且分布随时间作随机变化。因此，在说明流体混合物中离散相含量的多少时，可以采用离散相的局部浓度和截面平均浓度这两个概念。 离散相的局部浓度：指离散相在流体混合物中，某一局部区域内所占有的体积份额。通常用浓度廓形来描述流体混合物中离散相的局部浓度在管道截面上的分布情况。 离散相的截面(或体积)平均浓度：表示单位时间内流过管道某横截面的被测流体混合物中离散相流体所占有的份额大小。 在构成在线两相液体或多相流体的测量系统时，常采用测量离散相的截面（或体积） 平均浓度的方法。 第二章 多相流测量方法研究 * 1、多相流离散相浓度测量的重要性 在垂直测量管道的上下两端,分别安装了一个快速截止阀。 当被测的气 / 液两相流体混合物在测量管道中作稳定流动时，人为地将上、下两个快速截止阀迅速地同时关闭，原来在管道中向上流动的流体混合物中的液体部分就会降落下来，并在这段管道内部保持一定的液面高度。 由于上、下两截止阀之间的测量管段内腔的体积是已知的，因此，只要精确测定出液体在该管段内占有的体积，原来在管道中流动的 气 / 液混合物的截面平均气相浓度就可以计算出来。 注意：快速截止阀门是特殊设计的。当它们处于全开位置时，它与测量管道有着相同的流通截面积。这样就不会给流体的流动带来任何附加的阻力和扰动。 在快速截止阀门关闭的过程中,旁通阀门要逐渐打开，让气/液两相流体经旁通管道继续流动，以避免系统内由于流体突然停止流动而产生压力的突然变化。 由于阀门由全开位置变为全关位置需要一定的操作时间,在阀门关闭的过程中，被测气 / 液两相流体的流型可能会产生变化。因此，上、下两个截止阀门快速而又同步地关闭，是减少流体混合物中气相浓度测量误差的重