专利名称：基于长喉颈文丘里管和椭圆齿轮流量计的两相流测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于长喉颈文丘里管和椭圆齿轮流量计的两相流测量装置。
背景技术：
目前传统的液液两相流计量方法是将两相流混合成为均相流，利用单相流量计来获取流量。但是得到的流量仅是总体积流量，无法获取各分相含率和分相流量数据。密度计结合单相流量计能解决分相测量问题，但是实际使用情况测量精度不够理想，成本高。常用的振动管密度计对介质的温度、压力等现场状况十分敏感，介质条件的变化直接影响密度和分相测量。而射线密度计又存在安全问题，对操作条件要求高。近几年出现的科里奥利质量流量计也可以用来解决分相测量问题，但是存在成本高，使用条件苛刻，安装维修不方便等缺点。
另外一种解决液液两相流测量问题的方法是先进行液液两相分离，然后分别单相计量。但是液液分离效果容易受多种因素影响，很难做到高度分离，从而影响单相计量精度，并且分离需要一定的时间，影响测量的实时性。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于长喉颈文丘里管和椭圆齿轮流量计的两相流测量装置。
它具有计量管道，在计量管道上依次设有混流器、长喉颈文丘里管、椭圆齿轮流量计、温度传感器，长喉颈文丘里管配套安装有差压传感器、在文丘里管的长喉颈处安装有椭圆齿轮流量计，A/D转换卡和流量计、差压传感器、温度传感器相连，计算机和A/D转换卡相连。
本实用新型利用简单的单相仪表解决了工程上一直难以很好解决的液液两相流测量问题，具有不需液液两相分离、带温度补偿、可获测量信息多、测量精度高、可靠、成本低等特点，适用于化学工业溶剂萃取等液液两相流参数的测量。
附图是基于长喉颈文丘里管和椭圆齿轮流量计的两相流测量装置结构示意图。
具体实施方式
本实用新型中节流元件其结构形式为非标准节流装置，选用长喉颈文丘里管3，椭圆齿轮流量计4装在长喉颈处(如附图所示)。待测液液两相流进入计量管道1，由于液液两相流存在相界面，流体先通过混流器2，使流体混合均匀变成均相流。差压传感器5与长喉颈文丘里管3配套安装。差压信号转变为标准电信号经A/D转换卡7送入计算机8。椭圆齿轮流量计4获取整个管路的体积流量并将流量信号转变为标准电信号经A/D转换卡7送入计算机8。温度传感器6用来检测两相流温度T并将温度信号转变为标准电信号经A/D转换卡7送入计算机8。在计算机8中设有存储模块，存储有两相组分在不同温度下的密度以及节流元件的流量系数、开孔面积等数据。计算机8进行实时处理，获取液液两相流混合密度、分相含率和分相流量。
测量装置中混流器采用液液相搅拌器。对于低粘物系，采用推进式叶轮、长薄叶螺旋桨及各式涡轮桨等其中一种；对于高粘物系，采用单螺带式桨或者双螺带式桨。
需要特别指出的是，节流元件选用长喉颈文丘里管，原因在于相对孔板、喷嘴等其它节流元件，文丘里管管路压损低，加工容易，椭圆齿轮流量计可以安装在文丘里管的长喉颈处，其目的是为了缩短计量管路长度。
虽然本装置采用的是非标准节流元件，但依据的测量原理仍是伯努利方程和连续性方程，因此可利用标准节流元件不可压缩流体体积流量计算公式qv=αA2Δpρ---(1)]]>其中ρ-液液两相流混合密度，A-长喉颈文丘里管的开孔面积，α-长喉颈文丘里管流量系数。
流量系数α是节流装置中最重要的一个参数，研究表明α主要与节流件的形式、取压方式、节流装置开孔直径和管道的直径比、以及流动状态(雷诺数)等因素有关。在一定型式的节流装置和一定截面比的情况下，当雷诺数大于某一界限值以后(一般为进入湍流状态时)，流量系数将不再随雷诺数变化，α保持常数，实际测量时α是可预知的。由于流体的不可压缩性，椭圆齿轮流量计获取的体积流量QV即为流经节流元件的体积流量。因此有如下结果QV=αA2Δpρ---(2)]]>
式(3)是式(2)的等价变换式ρ=2α2A2ΔpQV2---(3)]]>由于整个计量管路比较短，可认为整个管路的温度是一致的。计算机根据温度测量值T从存储模块中提取出两相组分在温度为T时的分相密度ρ1和ρ2，设x1和x2分别是各组分的分相含率。根据ρ＝x1ρ1+x2/ρ2和x1+x2＝1，可以得到组分1的分相含率x1=ρ-ρ2ρ1-ρ2;---(4)]]>组分2的分相含率x2=ρ1-ρρ1-ρ2.---(5)]]>组分1的体积流量QV1＝x1QV；(6)组分2的体积流量QV2＝x2QV。(7)液液两相流总质量流量Qm＝ρQV； (8)组分1的质量流量Qm1＝ρ1QV1； (9)组分2的质量流量Qm2＝ρ2QV2。
(10)
权利要求1.一种基于长喉颈文丘里管和椭圆齿轮流量计的两相流测量装置，其特征在于它具有计量管道(1)，在计量管道(1)上依次设有混流器(2)、长喉颈文丘里管(3)、椭圆齿轮流量计(4)、温度传感器(6)，长喉颈文丘里管(3)配套安装有差压传感器(5)、在文丘里管的长喉颈处安装有椭圆齿轮流量计(4)，A/D转换卡(7)和流量计(4)、差压传感器(5)、温度传感器(6)相连，计算机(8)和A/D转换卡(7)相连。
专利摘要本实用新型公开了一种基于长喉颈文丘里管和椭圆齿轮流量计的两相流测量装置。它具有计量管道，在计量管道上依次设有混流器、长喉颈文丘里管、椭圆齿轮流量计、温度传感器，长喉颈文丘里管配套安装有差压传感器、在文丘里管的长喉颈处安装有椭圆齿轮流量计，A/D转换卡和流量计、差压传感器、温度传感器相连，计算机和A/D转换卡相连。本实用新型利用简单的单相仪表解决了工程上一直难以很好解决的液液两相流测量问题，具有不需液液两相分离、带温度补偿、可获测量信息多、测量精度高、可靠、成本低等特点，适用于化学工业溶剂萃取等液液两相流参数的测量。
文档编号G01F1/34GK2731409SQ20042002287
公开日2005年10月5日 申请日期2004年5月15日 优先权日2004年5月15日
发明者黄志尧, 李强伟, 冀海峰, 王保良, 李海青 申请人:浙江大学