专利名称：分流分相式气液两相流体流量计及分流系数确定方法
技术领域：
本发明属于两相流体流量测量技术领域，具体涉及一种分流分相式气液两相流体 流量计及分流系数确定方法。
背景技术：
近年来分流分相式气液两相流体流量计的研究和应用不断得到快速发展。而对 应的分流分相式气液两相流体流量测量方法最早出现在中国发明专利ZL98113068. 2和 实用新型ZL98251787. 4中，随后还有实用新型专利ZL200620009043. 7及相关的分配方法 ZL200410025900. 8和专利申请200910209249. 2。另外还有很多公开发表的文献。分流分 相法的主要思路是，通过成比例地从被测两相流中分流出一部分两相混合物，然后将其分 离成单相流体，再分别用单相流量计进行计量，并根据比例关系转换成被测流体的总流量， 最后再将这部分流体返回被测两相流体的管道中。在目前的分流过程中主要按等干度或相同组分的原则进行分流，即分流出的气液 混合物与被测量的两相流体具有相同的干度或组分，气相分流比例与液相分流比例是相等 的，并维持一个常数。这种原则在理论上是合理的，在分流过程中也容易保持分流回路与主 回路之间的阻力平衡，从而保持分流比例的稳定。但在工程实践中，由于大多数两相流的干 度都较高，再加上气相的密度远小于液相的密度，因而气相的体积流量往往很大，在分流后 其流量相对容易测量；而相反，液相的体积流量往往很小，在分流后体积流量就更小，这给 液相流量的实际测量带来很大的困难。因此，如果在分流时能将气相的分流比例控制地小 一些，而液相的分流比例能大些，那么在分流分相后气相和液相两者的流量都变得相对容 易测量，这样就更有利于提高测量精度，并能有利于进一步缩小测量装置的体积。但是与此 同时就要求准确的得到对应的气相和液相的分流系数，并建立可靠的确定方法，这是目前 迫切需要解决的一个难题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种分流分相式气液 两相流体流量计及分流系数确定方法，由于采用了分流孔和限流阻力件可以分别控制液相 和气相的分流比例，以此来分别实现分流分相式气液两相流体流量计的分流系数的调控方 法和确定方法，从而提高了分流分相式气液两相流体流量计的测量精度和可靠性，以便于 在工程上广泛应用。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是一种分流分相式气液两相流体流量计，包括圆柱形主管1，该圆柱形主管1的轴向 和气液两相流体的流向一致，沿着该轴向在圆柱形主管1内依次设置旋流装置2、整流装置 3、一个以上的沿主管1的内壁圆周均勻分布的分流孔4以及一个圆环状阻挡环6，该阻拦环 6的圆环面和轴向垂直，在包含分流孔4和阻挡环6的轴向位置范围处，圆柱形主管1外圆 周面上环绕着中空的封闭式汇合环室7，分流孔4和汇合环室7相导通，而汇合环室7通过管道和分离器8的入口导通，分离器8上方的出口和下方的出口分别通过上管道13和下管 道14导出并汇合到一处，并在阻挡环6下游位置通过管道和主管1导通，在上管道13和下 管道14上分别设置气体流量计9和液体流量计10。所述的旋流装置2为在旋流中心轴15上连接2个以上旋流叶片17的装置，该旋 流中心轴15的轴向和主管1的轴向一致，该旋流叶片17相对于主管1的轴向之间存在预 设的倾角。所述的整流装置3为在整流中心轴16上连接2个以上直叶片18的装置，该整流 中心轴16的轴向和主管1的轴向一致，该直叶片18与主管轴线平行。所述的分流孔4的形状可以是圆孔、椭圆孔或矩形孔。所述的每个分流孔4的两边均设置有沿主管1轴向的平板状导向片5，该平板状导 向片5在主管轴线方向的长度为分流孔长度的3倍，而平板状导向片5的宽度为分流孔宽 度的2倍。所述的平板状导向片5的沿主管1的轴向的前端面和阻拦环6的圆环迎流面相接 触。所述的主管1内沿阻拦环6的下游方向设置有主节流件12，所述的上管道13和下 管道14导出并汇合到一处的下游的管道内设置有限流阻力件11。所述的主节流件12和限流阻力件11为孔板、喷嘴或文丘里管。所述的分流分相式气液两相流体流量计的分流系数确定方法首先需要测量的气 液两相流体流入主管1，当经过旋流装置2时产生旋转，随即气液两相流体的液相被甩向主 管1的内壁面，气相则留在管道中心，形成一种对称的环状流，然后再经整流装置3后旋转 被消除，在平板状导向片5的导向下，并通过圆环状阻挡环6的阻挡，被阻挡的旋转被消除 的气液两相流体经过分流孔4进入汇合环室7汇合后，流入分离器8进行气液分离形成气 相和液相，被分离的气相和液相再分别通过上管道13和下管道14，这时用气体流量计9和 液体流量计10分别测量得到被测的气相和被测的液相流量的大小，先计算出被测的气相 流量和被测的液相流量之和，得到被测流量和，再计算出被测的气相流量与被测流量和之 比，然后用下面的式1)和式幻分别计算出液相分流系数1^和气相分流系数Ke:
权利要求
1.一种分流分相式气液两相流体流量计，包括圆柱形主管(1)，其特征在于该圆柱形 主管(1)的轴向和气液两相流体的流向一致，沿着该轴向在圆柱形主管(1)内依次设置旋 流装置O)、整流装置(3)、一个以上的沿主管(1)的内壁圆周均勻分布的分流孔，位于 每个分流孔⑷两边的导向板(5)以及一个圆环状阻挡环(6)和主节流件(12)。该阻拦环 (6)的圆环面和轴向垂直，在包含分流孔(4)和阻挡环(6)的轴向位置范围处，圆柱形主管 (1)外圆周面上环绕着中空的封闭式汇合环室(7)，分流孔(4)和汇合环室(7)相导通，而 汇合环室(7)通过管道和分离器(8)的入口导通，分离器(8)上方的出口和下方的出口分 别通过上管道(1 和下管道(14)导出并汇合到一处，并在主节流件(1 下游位置通过管 道和主管(1)导通，在上管道(1 和下管道(14)上分别设置气体流量计(9)和液体流量 计(10)。
2.根据权利要求1所述的分流分相式气液两相流体流量计，其特征在于所述的旋流装 置O)为在旋流中心轴(1 上连接( 个以上旋流叶片(17)的装置，该旋流中心轴(15) 的轴向和主管⑴的轴向一致，该旋流叶片(17)相对于主管⑴的轴向之间存在预设的倾
3.根据权利要求1所述的分流分相式气液两相流体流量计，其特征在于所述的整流装 置⑶为在整流中心轴(16)上连接2个以上直叶片(18)的装置，该整流中心轴(16)的轴 向和主管⑴的轴向一致，该直叶片(18)与主管轴线平行。
4.根据权利要求1所述的分流分相式气液两相流体流量计，其特征在于所述的分流孔 (4)的形状可以是圆孔、椭圆孔或矩形孔。
5.根据权利要求1所述的分流分相式气液两相流体流量计，其特征在于所述的每个分 流孔(4)两边的平板状导向片( 在主管轴线方向的长度为分流孔长度的3倍，而平板状 导向片(5)的宽度为分流孔宽度的2倍。
6.根据权利要求5所述的分流分相式气液两相流体流量计，其特征在于所述的平板状 导向片(5)的沿主管(1)的轴向的前端面和阻拦环(6)的圆环迎流面相接触。
7.根据权利要求1所述的分流分相式气液两相流体流量计，其特征在于所述的上管道 (13)和下管道(14)导出并汇合到一处的下游的管道内设置有限流阻力件(11)。
8.根据权利要求1或权利要求7所述的分流分相式气液两相流体流量计，其特征在于 所述的主节流件(1 和限流阻力件(11)为孔板、喷嘴或文丘里管。
9.根据权利要求1所述的分流分相式气液两相流体流量计的分流系数确定方法，其特 征在于首先需要测量的气液两相流体流入主管(1)，当经过旋流装置O)时产生旋转，随 即气液两相流体的液相被甩向主管(1)的内壁面，气相则留在管道中心，形成一种对称的 环状流，然后再经整流装置C3)后旋转被消除，在平板状导向片(5)的导向下，并通过圆环 状阻挡环(6)的阻挡，被阻挡的旋转被消除的气液两相流体经过分流孔(4)进入汇合环室 (7)汇合后，流入分离器(8)进行气液分离形成气相和液相，被分离的气相和液相再分别通 过上管道(1 和下管道(14)，这时用气体流量计(9)和液体流量计(10)分别测量得到被 测的气相和被测的液相流量的大小，先计算出被测的气相流量和被测的液相流量之和，得 到被测流量和，再计算出被测的气相流量与被测流量和之比，然后用下面的式1)和式2)分 别计算出液相分流系数&和气相分流系数Ke
全文摘要
一种分流分相式气液两相流体流量计及分流系数确定方法，由于采用了分流孔和限流阻力件可以分别控制液相和气相的分流比例，以此来分别实现分流分相式气液两相流体的分流系数的调控方法和确定方法，从而提高了分流分相式气液两相流体流量计的测量精度和可靠性，以便于在工程上广泛应用。
文档编号G01F5/00GK102116653SQ20101058804
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者王栋 申请人:西安交通大学