专利汇可以提供一种基于PVT法的小通道气液两相流流量测量装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于PVT法的小通道 气液两相流 流量测量装置及方法。该装置由两相流控制系统与两相流参数测量系统两部分组成。在参数测量系统中采用两组 温度 、压 力 传感器 对小通道上下游 位置 进行压力温度测量,同时利用两组 光电传感器 测量两相流流速,气液两相流参数 信号 由NI采集模 块 采集后输入微型计算机。将测得的参数进行处理便可求解出各相 流体 的流量。本发明 稳定性 好,结构简单,具有较高的检测 精度 ,为小通道气液两相流流量测量提供了一种新的方法,也为小通道气液两相流其它参数的测量提供了一种借鉴。,下面是一种基于PVT法的小通道气液两相流流量测量装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种基于PVT法的小通道气液两相流流量测量装置,其特征在于:包括两相流控制系统与两相流参数测量系统两部分,两相流控制系统包括水罐(1)、氮气罐(2)、液体转子流量计(3)、气体转子流量计(4)、第一压力传感器(5)、第二压力传感器(6)、第一温度传感器(7)、第二温度传感器(8)、混相器(9);水罐(1)、液体转子流量计(3)、第一压力传感器(5)、第一温度传感器(7)、混相器(9)第一入口顺次相连,氮气罐(2)、气体转子流量计(4)、第二压力传感器(6)、第二温度传感器(8)、混相器(9)第二入口顺次相连,两相流参数测量系统包括第一光电传感器组(10)、第一光学仪器组(11)、第一激光源(12)、第一压力传感器(13)、第一温度传感器(14)、NI采集模块(15)、微型计算机(16)、透明小通道(17)、第二光电传感器组(18)、第二光学仪器组(19)、第二激光源(20)、第二压力传感器(21)、第二温度传感器(22);混相器(9)出口、第一光电传感器组(10)、第一压力传感器(13)、第一温度传感器(14)、透明小通道(17)、第二光电传感器组(18)、第二压力传感器(21)、第二温度传感器(22)顺次相连,第一激光源(12)经第一光学仪器组(11)与第一光电传感器组(10)相连,第二激光源(20)经第二光学仪器组(19)与第二光电传感器组(18)相连,传感器的信号经NI采集模块(15)采集后传输到微型计算机(16)。
2.一种使用如权利要求1所述装置的基于PVT法的小通道气液两相流流量测量方法,其特征在于,方法的步骤如下:
(1)让氮气和水流入传输管道,并经过混相器(9)后形成稳定的两相流流入透明小通道(17);
(2)用液体转子流量计(3)、气体转子流量计(4)、第一压力传感器(5)、第二压力传感器(6)、第一温度传感器(7)、第二温度传感器(8)分别对氮气和水进行测量,得到它们混相前的流量、压力和温度参数Qg,Pg,Tg,Ql,Pl,Tl;
(3)在透明小通道(17)的上下游设置两个检测点,第一激光源(12)发出激光,经第一光学仪器组(11)后形成两束平行激光照射到透明小通道(17)的第一个检测点上,穿过小通道后的光被第一光电传感器组(10)接收,第二激光源(20)发出激光,经第二光学仪器组(19)后形成两束平行激光照射到透明小通道(17)的第二个检测点上,穿过小通道后的光被第二光电传感器组(18)接收,用NI数据采集模块(15)采集两个检测点的光电池信号后输入到计算机(16),获得两个检测点的两组电信号S1(t),S2(t);S3(t),S4(t);
(4)由第一光电传感器组(10)测得到的电信号,利用互相关性原理算出多相流的流速,公式如下:
其中S1(t),S2(t)为通过第一光电传感器组(10)采集到的电压信号,光电传感器电压信号的渡越时间可以通过计算R(τ)的最大值获得,当τ=τ0时,R(τ)最大,由公式:
v1=L/τ0
便算出气液两相流流速,其中,v1为通过互相关算法获得的气液两相流段塞流第一个测量点的流速,L为第一光电传感器组(10)中两个光电传感器的中心点距离,τ0为通过互相关算法得到的光电池电压信号的渡越时间,同理利用第二光电传感器组(18)测得到的电信号,利用互相关性原理算出第二个测量点的流速v2;
(5)由算出的流速和管道截面积就得到上下游流体体积流量,公式如下:
Qg1+Ql1=V1=v1A
Qg2+Ql2=V2=v2A
其中Qg1,Qg2,Ql1,Ql2分别为上下游两相流的气相和液相流量,V1,V2为上下游总体积流量,v1,v2为上下游流体速度,A为小通道截面面积;
(6)用第一压力传感器(13)、第一温度传感器(14)、第二压力传感器(21)、第二温度传感器(22)分别对透明小通道两个检测点进行测量,得到它们的压力和温度参数P1,T1,P2,T2;
(7)由于气液两相流中气体可以认为满足理想气体状态方程,因此将测得的上下游两相流参数代入方程,便计算出气液各相的流量,上下游气液分相流量与两相流参数关系可以用下列方程表示:
其中P1,P2,T1,T2分别为上下两个检测点的压力与温度,Qg1,Qg2分别为上下两个检测点处两相流的气相流量,Pg,Qg,Tg分别为该气相混相前的压力、流量、温度,由于液体的不可压缩性,并且忽略他的热膨胀性,在本实验中可以认为:
Ql1=Ql2=Ql
其中,Ql1,Ql2分别为两个检测点处的液相流量,Ql为该液相混相前的流量,从上面的参数关系式得到上下游的气液分相流量为:
由于气液两相流在上下游距离接近,流体摩擦引起的温度变化可以忽略,因此在氮气罐与水罐出口位置、上下游位置的气液两相流温度非常接近,假设气液两相流温度不发生变化,即:
Tg=Tl=T1=T2
其中,Tg,Tl分别为气体和液体混相前的温度,
则气液两相流流量可以简化为:
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