竖直方向安装的内外管差压流量计气液两相流特性研究

摘要

气液两相流是工业中最为常见的一种流动状态，而且广泛存在于的日常生活中，其流动状态的复杂性和波动的无规律性，给工业生产的流量计量带来了诸多不便。因此，研究其流动机理和流动特性，准确检测气液两相流特征参数，尤其对石油化工和天然气等能源行业具有非常重要的现实意义。
　　本文主要以竖直方向安装的内外管差压流量计为研究基础，研究竖直方向流动的四种流型（弹状流、泡状流、乳沫状流和均相流）的流动特性，以及检测其气液两相流特征参数，本文主要完成了以下几方面的工作：
　　1.完成了竖直和水平两个方向安装的内外管差压流量计的单相流参数标定。实验装置流量上限的限制，经测试验证确定，单相水流量适用范围为2.1～21.74m3/h，测量精度在±1%以内；单相气流量适用范围为62.7～209m3/h，测量精度在±1.5%以内；单相水量程比约为10:1，单相气量程比约为3:1；
　　2.在研究竖直方向四种流型流动状态时，以内外管差压流量计的四路差压信号的特性表现为基础，将气液两相的流动状态与差压信号的特性表现联系在一起，从流体力学的本质上解释了差压信号特性表现与流动状态之间内在联系，为流型识别的研究提供了理论依据；
　　3.基于内外管差压流量计，通过提取特征参量-差压信号正负特性、比值关系和差压信号均值，提出了一种适用于竖直方向四种流型识别的方法，并验证了方法的可行性，为分流型研究气液两相流测量模型提供了理论依据；
　　4.利用求解气液两相流分相流出系数的方法，以及双参数迭代求解方法，求解得到了四种流型分相的质量流量；气液两相流分相流出系数求解：泡状流液相质量流量相对误差在±2%以内，气相质量流量相对误差在±30%以内；双参数迭代求解：弹状流液相质量流量平均相对误差为11.85%，气相质量流量平均相对误差为12.64%；均相流液相质量流量平均相对误差为2.01%，气相质量流量平均相对误差为1.78%；乳沫状流液相质量流量平均相对误差为30.01%，气相质量流量平均相对误差为39.26%。

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第1章 绪 论

1.1 气液两相流动

1.2 气液两相流动的基本参数和基本方程

1.3 论文研究意义、主要研究内容和创新点

第2章 内外管差压流量计单相流参数标定

2.1 单相流参数定义

2.2 实验方案设计

2.3 流出系数C测量模型拟合

第3章 气液两相流实验设计

3.1 气液两相流实验平台

3.2 气液两相流实验方案设计

第4章 基于内外管差压流量计的流型识别

4.1 气液两相流型识别研究的现状

4.2 内外管差压流量计流动状态特性分析

4.3 基于内外管差压流量计的流型识别

第5章 气液两相流测量模型及误差分析

5.1 传统差压式流量计气液两相流测量模型概述

5.2 内外管差压流量计气液两相流检测理论

5.3 泡状流气液两相流特性研究

5.4 利用双参数迭代求解分相质量流量

第6章 总结展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果