濕氣流量測(cè)量虛高特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、濕氣是氣液兩相流的一種特殊形態(tài),廣泛地存在于自然界和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。近些年來(lái),由于傳統(tǒng)工業(yè)和新興工業(yè),如石油天然氣工業(yè)、化學(xué)工程、核反應(yīng)堆工程、航空航天工程、冶金工程等領(lǐng)域的快速發(fā)展,對(duì)濕氣流量測(cè)量技術(shù)提出了更高的要求,同時(shí)反過(guò)來(lái)也推動(dòng)了該技術(shù)更加深入快速地發(fā)展。本文針對(duì)目前濕氣測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的節(jié)流式流量計(jì)和超聲波流量計(jì)的濕氣流量測(cè)量虛高特性及其流量測(cè)量方案進(jìn)行研究,主要分為三大部分。
　　第一,從理論上對(duì)長(zhǎng)喉頸文丘里各部分

2、的壓力降進(jìn)行分析,并設(shè)計(jì)長(zhǎng)喉頸文丘里實(shí)驗(yàn)樣機(jī)在天津大學(xué)流量實(shí)驗(yàn)室雙閉環(huán)中壓濕氣裝置上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析了長(zhǎng)喉頸文丘里濕氣測(cè)量特性。針對(duì)三個(gè)不同的喉部取壓位置,分析文丘里測(cè)量虛高與L-M參數(shù)之間的關(guān)系和文丘里前后差壓比K值與液氣質(zhì)量比Wl/Wg之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)喉頸文丘里測(cè)量虛高和K值均受喉部取壓位置的影響。建立基于K參數(shù)、Froude數(shù)、氣液密度比的虛高計(jì)算模型和液氣質(zhì)量比計(jì)算模型,分別計(jì)算氣相和液相流量。通過(guò)分析不同取壓

3、位置的測(cè)量模型對(duì)濕氣兩相流氣相和液相流量預(yù)測(cè)結(jié)果相對(duì)誤差和不確定度的影響,得出喉部取壓位置位于距喉部入口3.75倍喉部直徑處為最佳喉部取壓位置的結(jié)論。
　　第二,分析Chisholm模型和修正Chisholm模型適用的工況條件,發(fā)現(xiàn)兩者在低壓低流速條件下流量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性都比較差。為研究孔板流量計(jì)低壓力低流速條件下的濕氣測(cè)量虛高模型,設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)孔板實(shí)驗(yàn)樣機(jī),其內(nèi)徑為50mm,節(jié)流比為0.55,并在天津大學(xué)流量實(shí)驗(yàn)室雙閉環(huán)中壓濕氣實(shí)驗(yàn)

4、裝置上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)所的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合氣液兩相流流型對(duì)虛高測(cè)量模型的影響,對(duì)Chisholm參數(shù)進(jìn)行修正。最終得到的修正后的Chisholm模型在實(shí)驗(yàn)室低壓力低流速條件下對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的氣相預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性優(yōu)于3％。并比較了標(biāo)準(zhǔn)孔板和標(biāo)準(zhǔn)文丘里濕氣流量測(cè)量虛高特性,在實(shí)驗(yàn)條件下,孔板流量計(jì)的氣相流量相對(duì)誤差和不確定度小于文丘里管。
　　第三,利用天津大學(xué)流量實(shí)驗(yàn)室中壓濕氣實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)孔板流量計(jì)和超聲波流量計(jì)組合方式的濕氣測(cè)量特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)