气水两相流型生成控制方法研究

摘要

由于动力工程、化学工程、石化工程、原子能工程、航天工程及环境工程的兴起，气液两相流研究日益受到重视，促使其形成完整的应用基础研究。正因为如此，本论文在天津大学三相流实验装置的基础上对气水两相流型生成进行了深入的研究。 1、使用实验装置的控制系统在不同口径管道(包括DN50、DN80和DN125)、不同位置状态下(水平环管、竖直上升管和倾斜上升管)生成了各种流型，包括泡状流、分层波状流、弹状流、沫状流、环状流等，并根据实验数据绘制了相应的分别以表观速度和瞬时流量为坐标的流型图。依据流型图在给定流速或流量下能得到该条件下的流型，同时自动控制系统能迅速稳定在设定流量上，为流型研究、多相流流量检测与计量、多相流流动机理等方面的研究提供了非常好的实验设备。 2、依据可靠性好、精度高、使用方便的特点，研制了集手动与自动于一体的控制系统。实验表明：手动控制系统具有人性化的特点，可以采用多种方式实现对流型的控制，人机界面友好；自动控制系统采用改进的PID控制，实现了调节速度快、精度高等设计目标。 3、在微小流量测控系统中，以准确计量与控制小流量和实现高性价比的流量计量系统为目标，解决实际应用中小流量的计量和控制难题。在水路上通过使用自力式差压调节阀稳定电动调节阀的前后压差解决了调节阀不能稳定在小开度上的难题，最终实现了小流量的水流量从0.02 m3/h-2.70 m3/h的宽量程计量与控制。装置的计量和控制范围得到提高，从而能够生成泡状流和雾状流。

目录

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第一章绪论

1.1课题的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1实验装置的研究现状

1.2.2两相流流型的研究现状

1.3课题的研究内容及创新点

第二章小流量测控系统的研究与设计

2.1油气水三相流装置的总体设计

2.1.1装置的技术指标

2.1.2装置的总体设计

2.2水路小流量测控系统的研制

2.2.1系统的总体设计

2.2.2控制设备的选择

2.2.3水路计量仪表的研究与选用

2.2.4实验数据及分析

2.3气路小流量测控系统的研制

2.3.1系统的总体设计

2.3.2气体质量流量控制器的选用

2.3.3实验数据及分析

第三章实验装置控制系统的设计

3.1控制要求及控制方案选择

3.1.1控制要求

3.1.2控制方案选择

3.2控制系统的结构

3.3手动控制系统的软件编制

3.3.1小流量控制模块设计

3.3.2手动控制系统的实现

3.4自动控制系统的软件编制

3.4.1 PID控制模块

3.4.2自动控制系统的实现

第四章流型生成实验研究

4.1水平环管内流型生成和研究

4.1.1塞状流

4.1.2分层流

4.1.3弹状流

4.1.4环状流

4.1.5水平环管流型图

4.2竖直上升管内流型生成和研究

4.2.1 DN80竖直上升管

4.2.2 DN125竖直上升管

4.3 DN125倾斜管内流型生成和研究

4.3.1管道倾斜70°

4.3.2管道倾斜45°

4.3.3管道倾斜20°

4.4流型生成控制方法

第五章总结与建议

5.1课题总结

5.2今后装置使用及改造建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢