新型气液两相流量计设计与试验

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水平管气液两相流实验指导-实验报告-上传

水平管气液两相流实验实验人 XXX 合作者 XXX XXX 年XX 月XX 日一、实验目的：1. 通过观察水平管气液两相流的流型，进一步加深了解气液两相流流型的特点；2. 对流量分配对流型的影响有比较直观的认识；3. 从实验设计、仪器选型、实验操作、数据提取与分析处理等各个环节能够训练出真正的实验技能，能够完成合格的实验报告；二、主要实验仪器气泵、水泵、玻璃转子流量计、U 型压差计。

三、实验操作1. 打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；2. 然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；3. 改变气流量和液体流量，观察记录两相流的流型变化和U 型压差计的压差；4. 测量好所有数据后，先关闭液阀，关闭水泵电源，再关闭气泵。

四、实验数据与分析1. 流型分析对应实验中的空气流量和水流量，根据以下公式计算出气相折算速度和液相折算速度：GG Q J A=LLQ J A=式中 G J ——气相折算速度，m/s ；L J ——液相折算速度，m/s ；G Q ——气相体积流量，m 3/s ；L Q ——液相体积流量，m 3/s ；A——管道横截面积，m2; （本实验管子内径为20mm，-42=3.14210mA⨯）查找相关资料，可知水平管两相流基本流型如下图所示图- 1 水平管两相流流型图实验中得到的数据及流型情况如下表：表- 1 各流量下的观测流型次数GQ(m3/h)LQ(L/h)GJ(m/s)LJ(m/s)2GJρ(Pa)2LJρ(Pa)流型1 3.0 935 2.7 0.8266 7.9348 680.080 冲击2 3.0 710 2.7 0.6277 7.9348 392.151 冲击3 2.8 510 2.5 0.4509 6.9121 202.338 冲击4 2.7 310 2.4 0.2741 6.4272 74.758 冲击5 2.7 130 2.4 0.1149 6.4272 13.147 波状6 1.8 130 1.6 0.1149 2.8565 13.147 波状7 2.0 310 1.8 0.2741 3.5266 74.758 冲击8 2.0 515 1.8 0.4553 3.5266 206.325 冲击9 2.0 715 1.8 0.6321 3.5266 397.694 冲击10 1.9 930 1.7 0.8222 3.1827 672.826 冲击11 4.4 930 3.9 0.8222 17.0686 672.826 冲击12 4.5 710 4.0 0.6277 17.8532 392.151 冲击13 4.6 495 4.1 0.4376 18.6555 190.611 冲击14 4.6 310 4.1 0.2741 18.6555 74.758 冲击15 4.5 120 4.0 0.1061 17.8532 11.202 冲击16 0.0 120 0.0 0.1061 0.0000 11.202 塞状17 0.0 320 0.0 0.2829 0.0000 79.659 小塞状18 0.0 515 0.0 0.4553 0.0000 206.325 气泡19 0.0 720 0.0 0.6365 0.0000 403.275 小气泡20 0.0 930 0.0 0.8222 0.0000 672.826 雾状注意：由于流体流动时，流量值是波动的，实验记录的是估计的平均流量；第16-20组数据，因为气流量很小，读不出具体值，我们记为0，实际不为0.查找资料得到的和实验中观察到的两相流流型图分别如图-2与图-3所示：图- 2 资料中的水平管两相流流型分布图- 3 实验中水平管两相流流型分布实验中，我们观察到了5种流型，通过观察对比图-2与图-3，我们可以发现实验中的流型分布与资料中的流型分布大致是相似的。

SWP-L628-T天然气、凝析液两相流量计的分析与研究

ＣＨＮ０ＬＯＧＹＮｌＦ０ＲＭＡＴ１０Ｎ
工程技术
ＳＷＰ— ６８Ｌ２－Ｔ天然气凝析液两相流量计的分析与研究
何顺安李斌景元（长庆油田公司第二采气厂陕西榆林７１０１）８０
摘要：为实现天然气集输过程的气液气液两相在线计量，通过对两相流孔板差压噪声的深入研究，立了测量气液两相流质量流量和干建度的理论模型。在此基础上，采用８８单片机研制的“气液两相流双参数测量仪” 只需用一块标准锐边孔板，以合适的差压变送器和０９，配压力变送器，可实现气液两相流质量流量和干度的双参数测量，相对均方偏差分别为 ±９０和 ± ６５即其．％．％。关键词：两相漉双参数测量孔板噪声质量流量蒸汽干度
３测量原理
根据清华大学多年的理论和实验研究，经过气液两相流测量工程试验检验，并有：
量仪的基础上，用８９单片机研制成功采０８天然气流量误差５％左右。新型仪表。表的核心是８９Ｃ仪０ＰＵ，置８配ｄ安装参数．３ｋＯ８ＢＲＡ８Ｅ￣８２ＢＲＭ、ｋＭ、位ＬＤＩ个按键；１额定压力：０ａ３ＭＰ并有Ｄ／Ａ输出、２２讯接口和微型打印ＲＳ３通流量范围：～ｌＮｍｄ０Ｏ／机。表内部采用开关稳压电源供电。仪精度等级：％土３来自压力变送器和差压（量）送器流变介质温度：１０℃ ≤ ０的４ｍＡ～２ｍＡ直流信号经ＩＶ转换变成０／设备接口：Ｎ８焊接法兰Ｄ０１Ｖ流电压信号， —５直再经ＡＤ换成数字５３现场试验／变．量；内设有实时时钟，时采样得到的信机定本次试验主要验证气液两相在线计量号经过数字滤波和统计估计获得Ｐ △Ｐ、和技术的成熟程度。由于该装置目前处于试 △Ｐ的值，按照实用数学模型便可算得验阶段，量积算仪电源从集气站提供。Ｏ流按气液两相流的干度，质量流量和携带热量；参数记录表录取分离器排液前后液位高同时根据表内的实时时钟对流量和热量进度，天抄录。每行累积运算。算过程所需的气、密度和５４试验情况总结计水．热焓由相应的子程序获得。盘和ＬＤ分键Ｅ试验结果在误差范围 ±５％内。别用于常数设置和结果显示；型打印机微气液两相流量计与计量分离器相比有可定时或立即打印各项结果；Ａ口可以下特点。Ｄ／接输出于度信号用于控制；８３接口可与上Ｒ２２（）油气进行连续、线、１对在自动测量，位机连接进行通讯。可实现无人值守。液两相流量计可测出气设计通过８８单片机实现对Ｄ／Ａ转换日产水、的量以及井Ｖ压力、度数据，０９气Ｉ温芯片ｆＡ／Ｄ换芯片的控制，采集的工并把它们显示、印出来。ｎ转将打如果与多路阀结具面角、斜角等模拟信号转换为数字信合使用，实现单井无人计量。井可息，过ＣＵ运算产生控制量，由ＤＡ转经Ｐ并／（）统质量轻，构紧凑，地面积２系结占换成模拟量，制电机。控系统经Ａ／Ｄ采样，小。Ｄ／Ａ输出、主控单片机形成控制系统。与（）任何可动部件，了孔板其他几３无除

气液两相流量计原理

气液两相流量计原理
气液两相流量计是一种用于测量流体中同时存在气体和液体的仪器。

它利用了气液两相在流动过程中产生的不同特性，实现了对气液两相流量的精确测量。

气液两相流量计的原理基于两个主要的参数：液位和气液比。

液位是指液体表面距离流量计下游固定点的高度，而气液比则是指气体与液体的体积比。

这两个参数可以通过传感器测量和计算得出。

在气液两相流体中，气体的体积远远大于液体，因此气体的流动速度要明显快于液体。

当气液混合物通过流量计时，液体部分会沉积在流量计内的测量管壁上，形成液膜，而气体则会以气泡形式穿过液膜。

利用液位和气液比两个参数，气液两相流量计可以计算出相对应的气体和液体的体积流量。

通过准确测量液位的变化和掌握液体温度等参数，可以实现对气体和液体体积流量的准确测量。

气液两相流量计在化工、石油、环保等领域具有广泛的应用。

它可以用于油井、水处理设备、石油炼化装置、污水处理等流体系统的流量测量。

由于涉及到气液两相的复杂流动，气液两相流量计的设计和精确度要求相对较高。

总的来说，气液两相流量计利用液位和气液比两个参数，通过测量和计算实现了对气液两相流量的准确测量。

它在多个领域的应用中发挥着重要的作用，为工农业生产提供了可靠的流量测量手段。

气水两相流流量测量新方法研究的开题报告

气水两相流流量测量新方法研究的开题报告一、选题背景气水两相流的流量测量是工业生产中的一个重要问题，因为气水两相流在化工、石油、能源等领域广泛应用。

传统的流量测量方法存在不同的问题，如设备成本高、测量精度低、易受介质物理性质的影响等。

因此，研究新的气水两相流流量测量方法，提高测量的精度和可靠性，对于推动工业生产技术的发展具有重要的意义。

二、研究目的本研究旨在开发一种新的气水两相流流量测量方法，通过开展实验和数值模拟，研究气水两相流在不同工艺条件下的物理特性和流动规律，探讨设计适合的流量测量装置，并对其进行验证和评价。

三、研究内容（一）对气水两相流的流动特性进行分析：1. 分析气水两相流的流动机理和流动特性；2. 讨论气水两相流在管道内的流动模式和特点。

（二）气水两相流流量测量技术的研究：1. 研究现有气水两相流流量测量技术的优缺点；2. 设计一种新的气水两相流流量测量装置；3. 对设计的流量测量装置进行实验验证和评价。

（三）数值模拟研究：1. 建立气水两相流数值模型；2. 通过数值模拟，研究气水两相流在不同管道中的流动情况和流速分布；3. 通过对数值模拟数据进行分析，优化设计的流量测量装置。

四、研究方法1. 文献综述分析：对现有气水两相流流量测量技术的研究成果进行综述分析，并指出其存在问题和需改进之处。

2. 实验研究：构建一套气水两相流实验装置，对流量测量装置进行实验验证。

3. 数值模拟：通过数值计算，研究气水两相流的流动规律和流速分布，分析流量测量装置的优化方案。

五、预期成果1. 设计一种适合气水两相流流量测量的新型装置；2. 通过实验验证和数值模拟数据分析，对新型装置进行优化和改进；3. 提高气水两相流流量测量的精度和可靠性；4. 科学地解决气水两相流流量测量的问题，提高工业生产技术发展水平。

六、研究进度安排1月-2月：文献综述、实验装置构建；3月-4月：实验数据收集和分析；5月-8月：数值模拟研究，优化装置设计；9月-12月：实验验证和成果总结。

气液两相流体流量或质量含气率的液体取样测量方法

摘要:从被测气液两相流体中取样分流出一部分单相液体,通过测量这部分单相液体的流量确定被测气液两相流体的流量或干度。

通过将两相流体的测量转化为单相液体的测量,避免了两相流体的波动对测量精度的影响。

分析表明:取样液相流量与主管路总流量的比值与主管质量含气率成线性关系。

如果已知质量含气率或质量流量其中一个参数可以确定另一个参数。

设计了液体取样装臵,在气液两相流实验环道上进行实验。

结果表明:本实验范围内,流量和质量含气率测量最大误差小于10%。

引言气液两相流广泛存在于石油、化工、核能等许多工业领域,在两相流系统中多相流体的流量测量是难以回避的,也是至今未能很好解决一个难题。

Falcone,Alvaro,Hewitt,林宗虎等人对多相流量测量进展进行了回顾[1~4]。

与单相流相比,两相流体的一个显著特征就是流动具有强烈的波动性,气液两相在管道截面的分布形式即流型随着气液相流量的改变不断变化,不同流型间的相态分布特征和流体动力学特性有很大差别,导致工作在两相流体中的仪表输出信号受流型等参数的影响波动性大,测量精度低。

有些在线多相流量测量技术采用人工神经网络等非线性信号处理技术来预测多相流量[5],缺乏坚实的理论基础,严重依赖训练样本的范围、数量及精度,在使用过程中还需要进行频繁标定。

另外,基于射线吸收原理的多相计量方法还存在对环境和人员潜在的威胁[6]。

为了改善两相流量测量的可靠性和精度,王栋提出了利用T型三通的相分离特性,从被测气液两相流体中分流出一部分单相气体,通过测量这部分单相气体的流量确定被测气液两相流体的流量或干度的计量方法[7],由于测量仪表工作在单相气体环境条件下,测量稳定性有了很大提高。

但由于气体的密度随温度压力变化,容易造成取样气体质量流量的测量精度偏低。

为此,本文提出了基于液体取样的多相流量测量方法,根据取样液体流量确定主管被测两相流体流量或质量含气率。

1 流量和质量含气率测量原理上游来的气液两相流体经过特殊设计的液体取样器后,被分成两部分,一部分液相进入液体取样回路;另一部分两相流体沿原来路线流入直通回路。

气液两相流传热实验

气液两相流传热实验一、实验目的1、通过测定换热器冷、热流体的流量，测定换热器的进、出口温度，熟悉换热器性能的测试方法；2、了解套管换热器的结构特点及性能。

3、通过测定参数计算换热器流体的热量；计算换热器的传热系数；并整理成准数关联式形式。

二、基本原理1、概述本换热器性能测试实验装置，主要对应用较广的套管式换热器进行其性能的测试。

其中，对套管式换热器可以进行顺流和逆流两种方式的性能测试。

换热器性能实验的内容主要为测定换热器的总传热系数，对数传热温差和热平衡误差等，并对实验数据进行整理，分析流体无相变时的对流传热系数与Dittus-Boelter 关联式。

2、实验装置参数本实验所用的热水加热采用电加热方式，采用热水加热常温空气。

冷—热流体的进出口温度采用pt100加智能多路液晶巡检仪表进行测量显示，实验台参数如下：（1）电加热管总功率：3KW（2）冷热流体风机：允许工作温度：<80℃，额定流量：76 m 3/h 电机电压：220V 电机功率：750W（3）孔板流量计：流量：8-30m 3/h 允许工作温度：0-80℃3、对流传热系数α的测定：根据传热总方程，用实验测定。

mQS t α=∆ 式中：α－管内流体对流传热系数，W/（m 2·℃）；Q －传热速率W ；S －管内换热面积， m 2 ； ∆t m －对数平均温度差，℃。

本实验中，具体的计算过程如下：,,56()m h p h Q q c t t =-，热水的物性数据取定性温度562t t +下的数值,计算质量流量, /m c V t q q kg s ρ=。

换热面积2 o S d l m π=，此处管内径0.016m ，壁厚0.0015m ，管长1.3m 。

{}()2121/ln /T T T T t m ∆∆∆-∆=∆851t T T -=∆ 762t T T -=∆ t 5，t 6为热流体进出口温度， T 7，T 8为冷流体进出口温度。

水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究

水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究水平管内气液两相流流型数值模拟与实验研究一、引言随着工业技术的发展，气液两相流在许多工业领域中都有着广泛的应用。

对气液两相流的流型进行研究可以帮助我们了解气液两相流在不同工况下的行为规律，并为工业生产提供参考依据。

本文通过数值模拟和实验研究的方法，对水平管内气液两相流的流型进行探究，旨在揭示其内在机理并提供实际应用上的指导。

二、气液两相流流型气液两相流的流型可以根据界面形态、相对速度和尺度等不同特征进行分类。

在水平管内，常见的气液两相流流型包括气泡流、毛细液膜流、层流、湍流等。

1. 气泡流气泡流是指气泡连续相沿管道轴向方向流动的流型。

气泡流的流动规律复杂，气泡的生成、增长、移动和破裂等现象会对系统产生重要影响。

2. 毛细液膜流毛细液膜流是指液滴连续相沿管道轴向方向流动的流型。

毛细液膜流具有较高的液滴保持率和较低的液滴速度，可应用于化工领域中逆流萃取、反应器和蒸馏器等设备的设计。

3. 层流层流是指气液两相在管内形成整齐分层的流动方式。

层流具有较低的气液摩擦，较小的波动和均匀的分布特点，适用于气体和液体之间传质和反应等过程。

4. 湍流湍流是指气液两相之间发生剧烈的随机运动，界面不规则、相对速度梯度大的流动现象。

湍流带来的剧烈的涡流运动能够增强传热、传质和混合效果，但同时也带来了较大的能耗和压降。

三、数值模拟方法1. 基本原理数值模拟方法一般采用基于流体动力学（CFD）的欧拉方法，通过对流体连续方程、动量方程和能量方程的离散，求解气液两相流的速度、压力和温度等物理量。

2. 模型设定通过建立水平管道的几何模型和气液两相流的初始条件，设定不同的流量、压力、温度等工况参数，以模拟实际工程中的不同场景。

3. 数值算法常见的数值算法包括有限体积法、有限元法和边界元法等。

通过基于时间和空间的离散化方法，将连续方程转化为离散方程，进而通过迭代求解得到数值解。

四、实验研究方法1. 实验设置通过在水平管内进行气液两相流实验，观察和记录不同流型的现象和特征，以定量分析其行为规律。

气液两相流流型实验报告

气液两相流流型实验报告实验名称：气液两相流流型实验目的：1. 熟悉台架,掌握流量测量仪表的使用；2. 掌握常见两相流流型的划分方法及相关规律，观察水平管中不同流型的特点；3. 根据各工况点实验数据绘制两相流流型图，并与典型流型图做比较。

实验任务：实验测量数据：,,,.(1) 测取不同情况下气相，液相流量；记录P P t tw气减室(2) 判别流型要求：(1) 实验数据汇总表；(2) 绘制αβ-曲线(3) 根据实验数据用Weisman图判别流型实验原理1、水平管道中气液两相流流型的划分及各流型特征在水平管道中的气液两相流，由于重力影响使流型结构呈现不对称性，因而水平管中的流型特征变得较为复杂。

Oshinowo流型划分原理使流型变得相对简单，根据Oshinowo的划分原则，一般把水平管道中的流型划分为六种，泡状流、塞状流、层状流、波状流、弹状流、环状流。

（1）泡状流在泡状流中，气相是以分离的气泡散布在连续的液相内，气泡趋向于沿管道上半部流动，这种流型在含气率低时出现。

（2）塞状流在塞状流中，小气泡结合大气泡，如栓塞状，分布在连续的液相内，大气泡也是趋向于沿管道上部流动，并且在大气泡之间还存在一些小气泡。

（3）层状流在层状流中，两个相的波动被一层较光滑的分界面隔开，由于重力和密度不同，气相在上部液相在下部分开流动。

层状流只有在气相和液相的速度都很低时才出现。

（4）波状流当气流速度增大时，在气、液分界面上掀起了扰动的波浪，分界面由于受到沿流动方向的波浪作用而变得波动不止。

（5）弹状流当气体流速更高时，分界面处的波浪被激起与管道上部管壁接触，并形成以高速沿管道向前推进的弹状块。

（6）环状流当气体流速进一步增高时，就形成气核和环绕管周的一层液膜，液膜不一定连续均匀的环绕整个管周，管子的下部液膜较厚，在气芯中也夹带有液滴。

图1水平不加热管中的流动型式表1水平绝热管中的流型变化增加液相流量增加气相流量ST+R ST+R ST+IW S PB ST+RW ST+IW S BTS+A PF ST+RW+D ST+LRW+D ST+BTS A+RW F+D ST+RW+D ST+LRW+D A+DA+D F+D F+DD A+RW A+RWA+D A+DA表示环状流（annular）；B表示气泡（bubble）；BTS表示中空气弹（blow through slug）；D表示液滴（droplet）；F表示液膜（film）；IW表示平缓波（inertial wave）；LRW表示大翻卷波（large roll wave）；PB表示气栓加气泡（plug＆bubble）；PF 表示气栓加泡沫（plug＆froth）；R表示涟漪波（ripple）；RW表示翻卷波（roll wave）；S表示气弹（slug）；ST表示层状流（stratified）。

水平管内多孔板后的气液两相流型可视化实验

水平管内多孔板后的气液两相流型可视化实验彭杰伟;马有福;吴恒亮;吕俊复;刘媛;彭安;焦乾峰【摘要】Producing a bubble flow in multi-orifice plate downstream (MOPD) is a basic condition for the exhaust absorber with multi-orifice plates to achieve a satisfied absorption capacity. In this paper, a visualization experiment on the flow pattern of gas-liquid two-phase flowing through a multi-orifice plate in a horizontal pipe was conducted using the air and water as the gas and liquid phase, respectively. Four multi-orifice plates with the orifice diameter of 2, 3, 4 and 5 mm were tested in a horizontal plexiglass pipe with the inner diameter of 98.5 mm by using a high speed camcorder to record the air-water flow, thus the effects of orifice diameter, air flow rate and water flow rate on the flow pattern in the multi-orifice plate downstream were obtained. The results show that the stratified/plug flow transition in MOPD shift to an increased water flow rate while the plug/bubble flow transition shift to a decreased water flow rate in comparison with the flow pattern transition in horizontal pipes. The flow pattern in MOPD is inclined to a bubble flow with the decrease of air flow rate or the increase of water flow rate. Meanwhile, an important dependence on the orifice diameter is found for the flow pattern in MOPD. With the decrease of orifice diameter, the plug/bubble flow transition shift to an increased air flow rate and a decreased water flow rate, meaning that an increased flow range is obtained to form bubble flow. In addition, as the orifice diameter decreasing, the flowpattern in MOPD is inclined to transfer from wavy stratified flow to bubble flow directly without an occurrence of plug flow. To achieve a satisfied flow pattern and absorption capacity for the exhaust absorber with multi-orifice plates, it is recommended to choose the orifice diameter not larger than 3 mm.%多孔板后是否形成均匀分散的泡状流流型是影响多孔板废气吸收装置吸收效果的关键因素.以空气和水作为两相介质,对气液两相混合物在水平管内流经多孔板后形成的流型进行实验.通过孔径分别为2、3、4、5 mm的4只多孔板在内径98.5 mm水平有机玻璃管内的可视化流动及高速摄像,研究了孔径大小、气相流量变化及液相流量变化对多孔板后流型的影响规律.实验结果表明:水平管内插入多孔板后,分层/塞状流转变边界向液相流量增大方向推移,塞状/泡状流转变边界向液相流量减小方向推移;随气相流量减小或液相流量增大,多孔板后流型趋于形成泡状流;孔径大小对多孔板后流型具有重要影响,减小孔径使塞状/泡状流转变边界移向更大气相流量和更小液相流量,即形成泡状流的两相流量范围增大;随孔径减小,孔板后流型趋于由分层流直接过渡至泡状流,塞状流趋于消失.为保证多孔板吸收装置的良好流型和吸收效果,建议多孔板孔径不大于3 mm.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)006【总页数】10页(P2266-2274,封4)【关键词】气液两相流;气泡;孔板;流动;流型;可视化实验【作者】彭杰伟;马有福;吴恒亮;吕俊复;刘媛;彭安;焦乾峰【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093;清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084;中国船舶重工集团公司第七一一研究所,上海 200090;清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084;中国船舶重工集团公司第七一一研究所,上海 200090;中国船舶重工集团公司第七一一研究所,上海 200090;上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】O359+.1对水平管内气液两相流动流型已有较为成熟的认识，如Baker[1]、Mandhane[2]以及Weisman流型图[3]等，已在工程设计中得到广泛应用。

气液两相流量测量浅析

气液两相流量测量浅析时间：2009-07-22 13:29:20 来源：控制工程网作者：摘要：本文简介了多相流与单相流的差异，它将随着工况与环境的变化，呈现多种的流态，而不同的流态将采用不同的数学模型进行描述。

流态是影响多相流量各项技术指标的关键因素，在某一分相流率应用较好的流量计未必可成功应用于其他情况。

近几十年来，随着工业现代化的加速，在不少领域中出现了气液两相流，如热电、核电的气化单元；天然气、石油的开采、输送；低沸点液体的输送......，对它的研究已引起了国内外广泛的关注，由于两相流的复杂性、随机性，要认识这些现象进行预测，首先要解决检测问题，流量是最基本的参数，首当其冲，迫切有待解决。

在我国的能源结构中，富气少油，天然气资源较为丰富（如新疆、内蒙、四川、近海），开采中多采用陈旧的工艺，即先用笨重的分离器，将气、液分离后，再分别进行气、液流量计量。

分离器不仅昂贵，而且耗费大量耗能的钢材、体积也十分庞大，如海上开采平台，作业区狭窄，难以选用，迫切需要开发、推出气液二相流量计。

一、两相流的特征及主要参数相的定义为在某一系统中，具有相同成分；物理、化学性的均匀物质成分；不同的相具有明显的界面。

在自然界的物质一般分为固相、气相与液相三种，本文主要讨论同时存在气相与液相物质的流动，由于多相中存在各相的界面效应及相对速度，相界面在时间及空间上都是随机可变的，所以，其流动特性较单相流复杂得多，特征参数也较单相流多一些，简要介绍如下：■流型：亦称流态，即流动的形式或结构，各相界面之间存在随机可变的相界面，使两相流呈现为多种复杂的形式，流型不仅影响两相流的压力损失、传热效果，也影响流量测量。

对气、液两相流来说，管道处于不同的位置（水平、垂直）也影响其流态形式，较为典型的如图1所示。

图1 气液两相流的各种典型流态■分相含率：表述两相流中的分相浓度，说明分相流体占总量中的比例通常表述为：①质量流量含率c，为分相质量流量（气体为qmg、液体为qme）与总质流量qm之比，如气液两相c＝qmg / qm＝qmg / qmg+qme②容积流量含率b，说明分相容积流量（气体为qvg，液体为qve）与总容积流量qv之比，如气液两相b＝qvg / qv＝qvg / qvg+qve■截面含率ac，说明分相流量在某一截面A上所占的比例，气相为Ag、液相为Ae，如气油两相ac＝Vg / V＝Vg / Vg+Ve■容积含率a，说明分相流体在某一管道长度段容积V所占的容积，气相为Vg、液相为Ve，如气液两相a＝Vg / V＝Vg / Vg+Ve■混合流密度①流动密度ρo，单位时间内，流过某一截面的两相混合物总质量qm与总积qv之比，如气相密度为ρg，液相密度为ρe，则气液相流的流动密度。

气液两相分离与计量装置设计

气液两相分离与计量装置设计摘要：针对油气田天然气井开采后期气井气液比下降、含水率上升等原因导致的气井积液以及举升和处理费用增多等诸多问题，提出一套分离与计量为一体的油气田天然气井气液分离及计量的设备，该设备可以有效地增加生产寿命与提高采收率，减少环境污染，简化地面分离装置，提高投资效益。

该设备主要分为两部分，即井下气液分离部分和地面气液分离及气体计量部分。

井下气液分离部分以管柱式旋流分离器为主体，配备螺杆泵、单流阀等辅助设备实现井下气液分离和产出液回注，一方面减少气井积液的几率和举升费用，另一方面也可以减少地面气液分离和产出水回注的费用和设备的负载。

地面气液分离与气体计量部分气液混合物通过限流器等结构进入卧式气液分离器实现气液分离，液体经过积液器收集完成后经过一些设备处理回注地层，这一过程本文中不以论述；气体通过压力控制柜后进入高压气体流量计量标准装置，实现气井采气计量。

关键词：气井，气液分离，气液分离器，计量Gas-liquid two-phase separation and metering device design Abstract: Many problems in natural gas well gas effusion in oil and exploration wells，late gas-liquid ratio is decreased moisture content rising and lifting and handling costs increase，put forward a set of separation and measurement for the integration of natural gas of oil and gas field gas-liquid separation and metering device，the device an effectively increase the production life and enhance oil recovery，reduce environmental pollution，simplifying surface separation device，improve the benefit of investment.This equipment is mainly divided in to two parts，namely，the down hole gas liquid separation process and gas-liquid separator gas metering section of the ground. The down hole gas liquid separation section to pipe string cyclone separator as the main body，achieve the down hole gas liquid separation and reinjection of produced fluid with screw pump，check valve and other auxiliary equipment，on the one hand to reduce the risk and lifting costs gas effusion，on the other hand can also load cost and equipment to reduce the gas-liquid separation and the produced water reinjection. The gas-liquid separation and gas metering section of gas-liquid mixture through current limiter structure in horizontalgas-liquid separator to realize gas-liquid separation，liquid through the fluid collected after some processing equipment after the completion of reinjection，this process this paper is not to discuss; gas through the pressure control cabinet into the High-pressure gas flow measurement standard device，realize gas metering.Keywords: Gas well，Gas-liquid separation，Gas-liquid separator，Measure目录1 绪论 (1)1.1 设计选题的背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 设计重点 (3)2 井下气液分离部分 (4)2.1 管柱式旋流分离器的设计 (5)2.1.1 管柱式旋流分离器的结构和原理 (5)2.1.2 管柱式旋流分离器的设计 (5)2.2 气液预分离器的设计 (8)2.2.1 气液预分离器的结构和原理 (8)2.2.2 气液预分离器的尺寸设计 (10)2.3 单螺杆泵的选型 (11)2.3.1 单螺杆泵的结构和特点 (11)2.3.2 单螺杆泵的工作原理 (12)2.3.3 单螺杆泵的选型 (13)2.4 压力平衡开关的选型 (15)2.4.1 压力平衡开关的结构和工作原理 (16)2.4.2 压力平衡开关的选型 (16)2.5 单流阀的选型 (17)2.5.1 单流阀的结构和工作原理 (17)2.5.2 单流阀的选型 (17)2.6 本章小结 (17)3 地面气液分离及计量部分 (19)3.1 卧式气液分离器罐体设计 (19)3.1.1 结构和基本原理 (19)3.1.2 基本尺寸计算 (19)3.1.3 材料及厚度质量计算 (22)3.1.4 应力、弯矩计算及校核 (24)3.2 附件设计 (30)3.2.1 接管设计 (30)3.2.2 捕雾器选型 (31)3.2.3 人孔选型 (33)3.3 高压气体流量计量标准装置 (34)3.4 本章小结 (35)4 分离工艺计算及经济性分析 (37)4.1 分离工艺计算 (37)4.2 经济性分析 (38)总结 (39)参考文献 (40)致谢 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。

两相流流量测量实验报告

下表为采用测量的孔板压差和电磁流量计读数计算得水和空气的体积流量：
电磁流
量计修含气率 QG
QL
正值
αA
(m3/hr)
(m3/hr) (m3/hr)
4.110
0.373 1.533 2.577
4.030
0.169 0.680 3.350
3.310
0.244 0.809 2.501
2.990
0.106 0.316 2.674
3964.17
10 0.26
0.5
0.76 10.20
1242.29
从结果得知，在前 4 组数据中，含气率较小，拟合得到误差在 10%以内，而当含气率继续增大时，误差越来越大，最后 4 组含气率很大时，其误差竟达到 1000%以上。这是因为我们的拟合公式是在单相水实验条件下推导出来的，所
以当两相流含气率越低，其越接近于于单相水流动。而一旦含气率增加，电磁流量计结果就完全不可用了。
QM Ao
2 M po
（5－1）
其中， QM QL QG 是气、液混合物的体积流量， QL 和 QG 分别是液和气的体积
流量； M L (1 A ) G A 是混合物的密度， L 和 G 分别是液和气的密度，
A 是截面平均含气率。
对于压差测量管段，有：
p2 L gH p1 p2 M gH p f
1、答：前面已提到，孔板前实验管段内的绝对压力
PG 0.1MPa MgH（1.2m），也即根据水箱表面压力向下推断估算出来的。
2、答：泡状流更满足均相流的假设，因为泡状流气泡多而小，其与液相水混合更均匀，这也就更接近于均相流。
序
单
相
孔板电
测压段

新型气液两相流量计增强取样代表性

演帽忻簋述度咖Ａ，
步改善相分布和速度分布的对称性，
图５液相分流系数与主管气液相折算速度关系
１水罐ｊ２螺杆泵；３调频压缩机：４缓冲ｌ罐；５．、６气动调节阀：７金属浮子流量计：８Ｒｓｍｏｎ．ｏｅｕｔ质量流置计；９气液混合器；１．．测０试段；１．１旋流型管壁取样分配器：１计量分离２器；１．３气体涡街流量计；１４立式分离器
工、能源等许多工业领域，在有两相
流动的系统中，两相流体的流量测量一
对称的环状流等其它流型转变为对称的流器的整流效果有所改善，但当两相流环状流，使管壁的每一个４：取样均趋，Ｌｆ于一致，实现分流系数的匣定，见图ｌ。
实验过程中发现图２（）的整流中ａ器由于其管线内径较大ห้องสมุดไป่ตู้，而整流器的出Ｅ段设计的过长，当两相流经过旋流叶ｌ
的流型不同，若只是采取管壁上开孔取
１上游法兰２主管３旋流叶片４取样腔室５整流器．．６．取样Ｆ７节流元件８下游法兰９分流体回注回路Ｌ．１．流体测量回路０分
一
一
・
一
一
图３旋流型管壁取样器两相流量测量原理图
新型气液两相流量计增强取样代表性
口曹学文／国石油大学储运与建筑工程学院中张文敬／山市曹妃甸工业区管委会石化指挥部唐梁法春文闯吴梁红刘勇／国石油大学储运与建筑工程学院中
气液两相流广泛存在于石油、化

竖直管内气液两相流流量测量系统设计

ＩＳＳＮ１００６－７１６７ＣＮ３１－１７０７／ＴＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＩＮＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ第３９卷第４期　Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．４２０２０年４月Ａｐｒ．２０２０　竖直管内气液两相流流量测量系统设计许兆峰，　李　辉，　罗　锐，　王东泽，　王　哲，　刘　培（清华大学动力工程及工程热物理国家级实验教学示范中心，电力系统国家重点实验室，北京１０００８４）摘　要：设计了一套竖直管内气液两相流流量的测量教学实验系统。

该系统采用双参数测量法，即测量竖直管上方孔板流量计压差和测压管压差，将气液两相流视为物理性质均匀的单相混合物，则可推算出气液两相流总体积流量ＱＭ和空泡率αＡ，并最终获得液相体积流量ＱＬ和气相体积流量ＱＧ。

实验原理和实验数据表明，该方法适用于竖直管内泡状流的流量测量，低液体流速时，获得的气体体积流量精度高；高液体流速时，获得的液体体积流量精度高。

关键词：两相流；泡状流；流量测量；孔板流量计；空泡率中图分类号：ＴＫ３１文献标志码：Ａ文章编号：１００６－７１６７（２０２０）０４－００７５－０３ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＦｌｏｗｒａｔｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍｏｆＧａｓｌｉｑｕｉｄＴｗｏｐｈａｓｅＦｌｏｗｉｎａＶｅｒｔｉｃａｌＴｕｂｅＸＵＺｈａｏｆｅｎｇ，　ＬＩＨｕｉ，　ＬＵＯＲｕｉ，　ＷＡＮＧＤｏｎｇｚｅ，　ＷＡＮＧＺｈｅ，　ＬＩＵＰｅｉ（ＮａｔｉｏｎａｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅａｃｈｉｎｇＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇａｓｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｉｓａｃｏｍｍｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｉｔｈａｓｓｔｒｏｎｇｒａｎｄｏｍｎｅｓｓａｎｄｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｍａｋｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔａｃｃｕｒａｔｅｌｙｍｅａｓｕｒｅｉｔｓｆｌｏｗｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈａｓｆｌｏｗｒａｔｅａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｔｅａｃｈｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｒａｔｅｏｆｇａｓｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｉｎａｖｅｒｔｉｃａｌｔｕｂｅｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｅａｃｈｉｎｇＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｗｅａｄｏｐｔｅｄｔｈｅｔｗｏｐａｒａｍｅｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｏｆｔｈｅｏｒｉｆｉｃｅｆｌｏｗｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｅｔｕｂｅ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｈｅｔｏｔａｌｆｌｏｗｒａｔｅａｎｄｖｏｉｄｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｇａｓｌｉｑｕｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗｗｈｉｃｈｗａｓｔｒｅａｔｅｄａｓｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅｆｌｏｗｗｉｔｈｕｎｉｆｏｒｍｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙｄｅｒｉｖｅｄｔｈｅｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗｒａｔｅａｎｄｇａｓｆｌｏｗｒａｔｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｉｓｏｎｌｙａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｂｕｂｂｌｅｆｌｏｗ；ｇａｓｆｌｏｗｒａｔｅｍｅａｓｕｒｅｄｉｓａｃｃｕｒａｔｅｉｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗｒａｔｅｉｓｌｏｗ；ｗｈｉｌｅｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗｒａｔｅｍｅａｓｕｒｅｄｉｓａｃｃｕｒａｔｅｉｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗｒａｔｅｉｓｈｉｇｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｗｏｐｈａｓｅｆｌｏｗ；ｂｕｂｂｌｅｆｌｏｗ；ｆｌｏｗｒａｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｏｒｉｆｉｃｅｆｌｏｗｍｅｔｅｒ；ｖｏｉｄｆｒａｃｔｉｏｎ收稿日期：２０１９０８２５基金项目：清华大学第三届实验室创新基金项目（０１４００４）作者简介：许兆峰（１９７５－），男，吉林农安人，博士，工程师，主要从事能源动力工程实验教学开发和科研研究。

润滑油系统气液两相流流动特性仿真与试验

润滑油系统气液两相流流动特性仿真与试验润滑油系统气液两相流流动特性仿真与试验引言：润滑油系统是机械设备中至关重要的部分，它以润滑油为介质，使各种运动部件之间能够顺畅摩擦。

随着科技的发展和对机械设备性能要求的不断提高，润滑油系统在许多领域都面临着更高的要求。

其中，润滑油系统气液两相流动特性的研究对于润滑油系统的设计和优化至关重要。

本文将通过仿真与实验的方式，探讨润滑油系统气液两相流流动特性的相关问题。

1. 气液两相流及其在润滑油系统中的应用气液两相流是指在一定空间范围内，同时存在气体和液体两种不同物质相的流动现象。

在润滑油系统中，由于运动部件的高速运动和工作环境的特殊性，润滑油会产生空气动力学效应，形成气液两相流动。

这种气液两相流动既与润滑油性质有关，也与系统参数、工况等因素密切相关。

2. 润滑油系统气液两相流动特性的仿真研究针对润滑油系统的气液两相流动特性，我们首先进行了仿真研究。

通过建立润滑油系统的流体力学模型，并应用计算流体力学方法，可以对气液两相流动进行定量分析。

在仿真过程中，我们考虑了润滑油的黏度、密度等性质参数，同时还考虑了系统中气体和液体的相对速度、质量流量等因素。

通过对仿真结果的研究分析，我们可以获得关于气液两相流流动的相关参数和特性。

3. 润滑油系统气液两相流动特性的实验研究为了验证仿真结果的准确性，我们进行了实验研究。

通过设计和搭建适当的实验装置，我们可以模拟润滑油系统中的气液两相流动情况。

在实验中，我们可以通过流量计、压力传感器等工具测量润滑油系统中不同位置的压力和流量等参数。

通过对实验结果的检测和分析，我们可以与仿真结果进行对比，从而验证仿真模型的准确性，并进一步了解润滑油系统气液两相流动的特性。

4. 实验结果与仿真模型的对比分析将实验结果与仿真模型进行对比分析后，我们发现两者之间具有较好的一致性。

实验结果验证了仿真模型的准确性，从而提升了我们对于润滑油系统气液两相流动特性的理解。

气液两相流实验指导

实验三气液两相流实验气液两相流是近几十年发展起来的一门新学科，在热能、动力、化工、核能、制冷、石油、冶金、航空航天、气力输送、液力输送、叶轮机械、生物技术、电子设备冷却等领域均有重要应用，已经成为研制、设计和运转这些重要工业关键设备的必备理论知识。

通过气液两相流的实验研究，是掌握气液两相流规律的基本方法。

本实验指导书根据目前已有的科研成果和国内外有关的成就，结合热能工程专业特点，针对大型电站锅炉中的水动力问题，制定如下实验内容：①垂直上升管中气液两相流的流型和管内气液两相流的压力降；②倾斜管中气液两相流的流型和管内气液两相流的压力降；③气液两相流流经孔板的流型；④气液两相流流经文丘里管的流型；⑤水平集箱和垂直并联管的管道系统通过以上实验内容，希望能达到下列目的：①了解大型电站锅炉中的水动力特性和两相流基本现象；②能够从基本原理与动手实践的角度切实训练学生进行实验的基本能力，使学生知其然、也知其所以然；③使学生从实验设计、仪器选型、实验操作、数据提取与分析处理等各个环节能够训练出真正的实验技能，能够完成合格的实验报告。

实验1 垂直上升管中气液两相流特性实验一、实验目的：1. 在大型电站锅炉中垂直布置的锅炉水冷壁管被广泛应用，本实验将模拟其两相流现象和水动力特性；2. 通过观察垂直上升管中气液两相流的流型,进一步加深了解垂直上升管中气液两相流型的特点；3. 对垂直上升管中气液两相流的压力降有比较直观的认识，并掌握垂直上升管中气液两相流的压力降的计算方法；二、实验仪器：仪器名称型号参数范围磁力泵50CQ-50 130L/min空气压缩机V-1.2/10 1.2m3/min电磁流量计MF/E2004011100EH11 282.6 L/min涡轮气体流量计CP 32700-10 1-5L/min涡轮气体流量计CP 32700-16 5-50 L/min涡轮气体流量计CP 32700-22 50-500 L/min差压变送器1151DP4E22B3 10KPa差压变送器1151DP5E22B3 100KPa压力变送器1151GP6E22B3 300KPa三、实验原理图：11164445231298101371381 水箱2 空气压缩机3 磁力泵4 涡轮流量计 5电磁流量计 6 气液混合器7 减压阀 8 调节阀 9截止阀 10球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器四、实验任务：1.观察垂直上升管中气液两相流的流型：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将垂直上升管实验段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min涡轮流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使涡轮气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。

科氏质量流量计气液两相流实验装置设计

气路压力保持与水路压力相同，以此保证２个空状态时管道中的水残留状态一致和经过被检表流体压力相同。
比较被检表２次测量值的和，即Ｑ２＋Ｑ３与标准表的测量值Ｑ１，从而得到被检表测量批料流的精度。１．５加热实验
本装置装有温度控制器，可以把水温调节在室温至１００ ℃之间，可在不同水温下进行各种实验。
科氏质量流量计气液两相流实验装置设计
李苗１，徐科军１，２，侯其立１，方敏１，熊文军１，刘翠１
（１．合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥２３０００９；２．工业自动化安徽省工程技术研究中心，安徽合肥２３０００９）
摘要：针对科氏质量流量计的特点，设计了一套气液两相流实验装置，着重介绍了该实验装置的系统组成、主要功能和指标，以及重要部件的选型。实践表明，该实验装置设计合理、功能完善、测试准确可靠，可以用来模拟气液两相流。关键词：科氏质量流量计；气液两相流；实验装置中图分类号：ＴＨ８１４文献标志码：Ａ文章编号：１００２－４９５６（２０１２）０３－００７５－０５
密封圈泄露、液体气化等使得液体中掺杂气体的现象。通常气体在液体中的含量会在０～５％的低范围内，但也有气体含量在３０％或以上的情况。无论是在国内还是国外，批料流或两相流的测量都是科氏质量流量计所面临的工业难题。［３－１３］因此，气液两相流实验平台的建立是研究科氏质量流量计测量批料流和两相流的前提，也为解决工业难题提供了可能。