超音速气液分离器测试及实验系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种超音速气液分离器测试及实验系统，目的在于，能够对超音速气液分离器相关实验，并利用所获得的实验数据对流场进行深入研究，验证相关理论，为工程实践提供可靠依据，所采用的技术方案为：包括与超音速气液分离器的气液入口连接的雾化装置，雾化装置包括用于产生雾化液体的液路和用于产生高压气体的气路，液路和气路均连接至缓冲器，缓冲器的气液出口连接超音速气液分离器的气液入口；超音速气液分离器包括带有喉部的喷管，以及扩压管，超音速气液分离器的液体出口连接有集液装置，超音速气液分离器的气体出口连接有集气装置；在系统中各个部位设置的温度传感器、压力传感器、流量计和阀门。
【专利说明】
超音速气液分离器测试及实验系统
技术领域
[0001] 本发明涉及超音速气液分离器领域，具体涉及一种超音速气液分离器测试及实验 系统。
【背景技术】
[0002] 在对超音速气流分离器进行研究过程中，利用专用实验系统对其进行全面的参数 测试及性能实验，是进一步完善超音速分离器设计与制造，检验其工作性能及达到设计指 标的一个十分必要的环节。目前的超音速气液分离器研究主要以理论设计及软件模拟为 主，缺少完善的实验系统。同时现有的研究成果中，软件模拟的成果非常多，实验研究的成 果相对$父少。
[0003] 对于软件模拟的结果，由于软件的设置、模型简化等诸多因素的影响，模拟的结果 存在很大的不确定性或不完整性，软件模拟通常需要有实验研究的成果进行论证才更具有 可信度。同时通过实验才能较为完整真实的反映理论研究的成果。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种能够完成对超音速气液分离器相关 实验，并利用所获得的实验数据对流场进行深入研究，验证相关理论，为工程实践提供可靠 依据的超音速气液分离器测试及实验系统。
[0005] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为:包括与超音速气液分离器的气 液入口连接的雾化装置，雾化装置包括用于产生雾化液体的液路和用于产生高压气体的气 路，所述液路和气路均连接至缓冲器，缓冲器的气液出口连接超音速气液分离器的气液入 口；所述超音速气液分离器包括带有喉部的喷管，以及扩压管，所述超音速气液分离器的液 体出口连接有集液装置，超音速气液分离器的气体出口连接有集气装置;所述液路的出口、 气路的出口、喷管的出口、扩压管的入口、超音速气液分离器的液体出口、超音速气液分离 器的气体出口上均设置有温度传感器和压力传感器，所述超音速气液分离器的喉部设置有 温度传感器，所述缓冲器的液体入口、缓冲器的气体入口、超音速气液分离器的气液入口和 超音速气液分离器的液体出口均设置有流量计，所述液路的出口、气路的出口、超音速气液 分离器的气液入口、超音速气液分离器的液体出口和超音速气液分离器的气体出口均设置 有阀门。
[0006] 所述液路包括依次连接的储水罐、水栗和雾化喷嘴，雾化喷嘴设置在缓冲器的液 体入口上，温度传感器和压力传感器设置在水栗的出口，流量计设置在雾化喷嘴的入口，流 量计与水栗之间设置阀门。
[0007] 所述雾化喷嘴入口和超音速气液分离器液体出口的流量计均采用孔板流量计。
[0008] 所述气路包括依次连接的空压机和储气罐，温度传感器和压力传感器设置在储气 罐的出口，缓冲器的气体入口与储气罐的出口间设置阀门。
[0009] 所述缓冲器气体入口的流量计为压缩空气流量计。
[0010] 所述超音速气液分离器气液入口的流量计采用旋进漩涡流量计。
[0011] 所述旋进漩涡流量计设置于超音速气液分离器气液入口前端5倍于管道直径的部 位。
[0012] 所述喉部和喷管出口的温度传感器采用能够耐低温高压的温度传感器，工作温度 为-100°C~50°C，承受压力为20MPa。
[0013] 所述喉部的温度传感器采用螺钉头传感器。
[0014] 所述阀门、流量计、温度传感器和压力传感器均连接至PLC控制器。
[0015] 与现有技术相比，本发明的雾化装置中分别在液路和气路上设置压力传感器、温 度传感器和流量计，主要是为了对超音速气液分离器进行入口参数调节，通过流量计采集 超音速分离器入口湿空气流量，利用集液装置收集气液分离的液体，称量液体质量并结合 实验时间即可得到出口的液体流量，利用温度传感器测量喉部、喷管出口、扩压管入口及 气、液出口的温度，喉部能否达到音速是实现分离的关键，喉部速度值的测量非常重要，喉 部尺寸较小，压力较高，直接进行速度测量时，现有仪表难以满足要求，喉部速度值的获得 需通过其他测量值进行换算，超音速分离器的低温性能具有重要的参考价值，因而在喉部 设置温度传感器进行测量，利用喉部温度值根据空气动力学关系，换算出喉部的速度值，利 用压力传感器测量喷管出口、扩压管入口、分离器气相出口、液相出口的压力，根据温度、压 力传感器和流量计采集的参数，经过相关公式的计算，得到超音速气液分离器的各项实验 参数，实验的参数分为操作参数与性能参数，操作参数用于进行不同的工况设定，主要的操 作参数包括含液浓度和压比，性能参数用于表征超音速气液分离器的性能优劣，主要的性 能参数有分离效率和温度降，通过本发明能够完成对超音速气液分离器相关实验，并利用 所获得的实验数据对流场进行深入研究，验证相关理论，为工程实践提供可靠的依据。
[0016] 进一步，超音速气液分离器气液入口的湿空气流量采用高压天然气流量计计量， 该流量计属于智能旋进漩涡流量计，主要利用卡门涡街原理测量，同时为减少测量仪表的 影响，仪表安装位置以距分离器入口前端5倍于管道直径的长度作为缓冲，进一步提高流量 计的采集数据的精确性。
[0017] 进一步，进入超音速气液分离器的湿空气在喉部速度急剧变化，在喉部达到超音 速，湿空气在喉部的温度急速降低，压力急速升高，这就要求喷管喉部与喷管出口处温度传 感器需耐低温高压，工作范围为_l〇〇°C~50°C之间，可承受20MPa压力，同时由于喉部尺寸 很小，因而选用尺寸较小的螺钉头传感器进行喉部温度测量，螺纹安装，探头伸出管道的长 度因喉部直径不同而略有差异，进一步提高本发明实验过程中的稳定性，提高实验的精准 度。
[0018] 进一步，阀门、流量计、温度传感器和压力传感器均连接至PLC控制器，仪器仪表采 集的实验数据输送给PLC控制器，PLC控制器利用温度、流量、压力、以及喉部速度进行计算 从而得到超音速气液分离器的各项实验参数，减少人为误差的影响，同时实现了远程自动 控制，提高了本发明的安全性。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的结构示意图；
[0020] 其中，I-储水罐、2_水栗、3_阀门、4_孔板流量计、5_雾化喷嘴、6_缓冲器、7_旋进游 涡流量计、8-超音速气液分离器、9-干气储罐、10-放空口、11-集水罐、12-排水口、13-压缩 空气流量计、14-储气罐、15-空压机。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步的解释说明。
[0022] 参见图1，本发明包括与超音速气液分离器8的气液入口连接的雾化装置，雾化装 置包括用于产生雾化液体的液路和用于产生高压气体的气路，液路和气路均连接至缓冲器 6，缓冲器6的气液出口连接超音速气液分离器8的气液入口；液路包括依次连接的储水罐1、 水栗2和雾化喷嘴5,雾化喷嘴5设置在缓冲器6的液体入口上，温度传感器和压力传感器设 置在水栗2的出口，流量计设置在雾化喷嘴5的入口，流量计与水栗2之间设置阀门3,雾化喷 嘴5入口和超音速气液分离器8液体出口的流量计均采用孔板流量计4;气路包括依次连接 的空压机15和储气罐14,温度传感器和压力传感器设置在储气罐14的出口，缓冲器6的气体 入口与储气罐14的出口间设置阀门3，缓冲器6气体入口的流量计为压缩空气流量计13。
[0023] 超音速气液分离器8包括带有喉部的喷管，以及扩压管，超音速气液分离器8的液 体出口连接有集液装置，集液装置为集水罐11，集水罐11底部开排水口 12，超音速气液分离 器8的气体出口连接有集气装置，集气装置为干气储罐9，干气储罐9上开放空口 10;所述液 路的出口、气路的出口、喷管的出口、扩压管的入口、超音速气液分离器8的液体出口、超音 速气液分离器8的气体出口上均设置有温度传感器和压力传感器，所述超音速气液分离器8 的喉部设置有温度传感器，缓冲器6的液体入口、缓冲器6的气体入口、超音速气液分离器8 的气液入口和超音速气液分离器8的液体出口均设置有流量计，液路的出口、气路的出口、 超音速气液分离器8的气液入口、超音速气液分离器8的液体出口和超音速气液分离器8的 气体出口均设置有阀门3。
[0024] 超音速气液分离器8气液入口的流量计采用旋进漩涡流量计7，旋进漩涡流量计7 设置于超音速气液分离器8气液入口前端5倍于管道直径的部位。喉部和喷管出口的温度传 感器采用能够耐低温高压的温度传感器，工作温度为_l〇〇°C~50°C，承受压力为20MPa，喉 部的温度传感器采用螺钉头传感器。所有阀门、流量计、温度传感器和压力传感器均连接至 PLC控制器。
[0025] 本发明根据功能分为雾化装置、分离装置、测量装置以及收集装置，雾化装置包括 空压机15、水栗2、缓冲器6、稳压阀、储水罐1以及雾化喷嘴5等，并在管线位置设置测量仪 表。分离装置主要是指超音速分离器8,分离装置包括管线、阀门、变径等管道附件。测量装 置主要是指预设在各处的压力、温度传感器与变送器，及用于记录和显示的PLC单片机及计 算机。收集装置主要包括干气储罐9、集水罐11以及相应的管路附件。
[0026]本发明的安装和调试过程：
[0027] (1)设备安装:在选定的试验场地内，按照由主到次的顺序，从中间位置安装分离 器样机，在入口端依次将雾化装置位置排放好，在出口端将集气设备和集液设备位置排定， 根据分离器组合可调的尺寸变化，预留足够空间，选择中间参数的分离器模型组装固定各 个装置，测量仪器仪表最后装入预设位置，设备安装时需考虑相互之间的影响，在确保不干 涉的基础上尽量使安装位置紧凑，水栗2与空压机15布置位置应尽量错开，注意设备震动对 实验的影响；
[0028] (2)测量仪表检定:将各个测量仪表按照说明书要求接入系统中，初始化，检定工 作状态，检查量程与精度是否满足要求，确保信号测量与传输正常；
[0029] (3)气密性检验:实验开始前，需进行气密性检查，在各装置安装到位后，通入低压 空气进行检查，检查分离器各连接部位是否紧密无泄漏，检查测量仪表安装是否紧密牢固， 检查管线接头部位是否密封到位；
[0030] (4)环境湿度测定与影响排除：在实验场地设置湿度计，测定环境湿度以作参考， 同时为确保分离效率的计量准确，在收集装置出口处分别设置可开闭的干燥器，干燥器主 要使用物理吸附的方法，排除环境湿度对实验的影响。在正式实验时需关闭；
[0031] (5)装置的启停:考虑到气压实验的安全性，除空压机15和水栗2外，实验中其他装 置的启闭均通过单片机或计算机远距离操作，实验结束时，先关闭水栗2及其阀门，空压机 15继续工作，利用空气压力将系统内的湿空气排出。
[0032] 本发明的实验参数分为操作参数与性能参数，操作参数用于进行不同的工况设 定，主要的操作参数包括含液浓度Q和压比Pr。性能参数用于表征分离器的性能优劣，主要 的性能参数有分离效率Et和温度降△ T。各参数的测算方法如下所示：
[0033] (1)入口含液浓度Ci
[0034] 入口含液浓度主要用于模拟天然气的含水率，天然气含水率因其出产地域不同而 存在差异。Q值对于分离器的分离效率有着非常直接的影响。实验时需预先设定入口含液 浓度C lQ，预设入口含液浓度通过下式计算：
[0035] (1 )
[0036] 式中，Gi_液体质量流量，kg/s;G2-气体质量流量，kg/s。
[0037] 考虑到气体流量调节较为困难，预设时保持气体质量流量G2不变，通过调节&来达 到预定的含液浓度，在缓冲器6出口端设置有温、湿度传感器用于测定分离器入口端流体湿 度，测定值Ci与设定值C iQ误差在0.5 %以内即视为合格。
[0038] (2)压比 Pr
[0039] 压比是指超音速分离器入口压力Ριη与干气出口压力?。的的比值。
[0040] (2)
[0041 ] 式中，Pr-压比;Pin-入口压力PinG2气体质量流量，MPa; Pcmt-出口压力，MPa。
[0042]根据现有的理论可知，压比对于分离器内气流的流动状态有着非常重要的影响。 压比过大时，导致分离器内流体速度过高，气流均匀性不足，无法保证后续旋流的有效进 行，压比过大则意味着气体能量损失过大，较高的能量损失无法满足后续其他工艺的顺利 进行。压比较小时，流经喷管的气体能量有限，不能保证有效的实现超音速流动，喷管出口 的气体速度较小，在流经分离翼时不能产生足够的旋流强度，气液分离不彻底。在工艺允许 的范围内，尽量选择小压比进行实验。
[0043] (3)分离效率Et
[0044]分离效率是表征超音速分离器性能的关键指标，分离效率是指分离器对含湿气体 的处理效率，通过测定液体质量变化进行表征，其采用下式进行测定计算：
[0045] ? (3)
[0046] 式中G-湿空气质量流量，kg/s;m2-出口液体质量，kg通过测量排液口液体质量获 得。
[0047] (4)温度降 ΔΤ
[0048] 温度降是表征分离器性能的又一重要指标。温度降是指分离器入口温度Τιη与喷管 出口温度Tmin(最低温度值)之间的差值。
[0049] AT = Tin-Tmin (4)
[0050] ΔΤ值越大，则表征分离器能够达到的最低温度越低，可产生的低温驱动力越强。 温度降A T通过读取预定位置的温度传感器数值，通过单片机进行计算之后直接可显示出 来。
[00511本发明实验中所需测量的物理量有:温度T，流量Q，压力P以及喉部速度v。实验中 所有仪器仪表的数据读取与记录均通过单片机或计算机软件完成，减少人为误差的影响。 [0052]雾化装置中，分别在气路和液路设置压力、温度、流量测量装置，主要是为了进行 入口参数调节，考虑到单片机的容量有限，该部分设备不接入单片机，使用传统的仪表测量 显示，实验开始前做好人工记录，实验时只需保证其参数维持稳定即可。
[0053] 流量测量:流量Q包括超音速分离器入口湿空气流量、出口液体流量。
[0054] (1)入口湿空气流量入口湿空气流量采用高压天然气流量计计量，该流量计属于 智能旋进漩涡流量计，主要利用卡门涡街原理测量。为减少测量仪表的影响，仪表安装位置 根据厂家建议，在距分离器入口前端需保证有5倍于管道直径的长度作为缓冲。
[0055] (2)出口液体流量出口液体计量采用质量换算。通过在出口部位设置集液装置，实 验完成后称量收集到的液体质量m(kg)，记录实验所用时间t(s)，即可测得出口液体流量。 根据出口液体质量的多少采用不同的方式称重，出口液体质量较少时，使用干燥剂吸附，根 据干燥剂质量测定出口液体流量；出口液体质量较多时，先称量已有液体质量，再使用干燥 剂干燥集液装置，叠加两者质量进行计算。
[0056] 温度测量：
[0057] 温度T测量使用温度传感器测量，在超音速分离器喉部、喷管出口、扩压管入口及 气、液出口分别设置温度传感器测量，通过单片机进行测量数据的记录与显示。喷管喉部与 喷管出口处温度传感器需耐低温高压，工作范围为-100 °C~50 °C之间，可承受20MPa压力。
[0058] 由于喉部尺寸很小，因而选用尺寸较小的螺钉头传感器进行喉部温度测量。螺纹 安装，探头伸出管道的长度因喉部直径不同而略有差异。
[0059] 除喉部和喷管出口外，其他部位的尺寸较大，温度要求不高。因而传感器选型比较 容易，一般的温度传感器均可胜任。只需注意传感器信号传输与单片机的匹配即可。
[0060] 压力测量：
[0061]压力P测量使用压力传感器，在喷管出口、扩压管入口和分离器气相出口、液相出 口分别设置压力传感器。压力传感器测量结果通过单片机进行数据显示与记录，压力传感 器的精度要求在〇. 5 %以内，量程为0~25Pa。喷管出口由于温度较低，需注意压力传感器的 耐低温特性。
[0062]喉部速度测算：
[0063] 喉部能否达到音速是实现分离的关键，因而喉部速度值的测量非常重要。喉部尺 寸较小，压力较高，直接进行速度测量时，现有仪表难以满足要求，喉部速度值的获得需通 过其他测量值进行换算。
[0064] 超音速分离器的低温性能具有重要的参考价值。因而在喉部设置温度传感器进行 测量，喉部温度测量值记为T*，将流体视为理想流体，根据空气动力学关系，可以换算出喉 部的速度值V。
[0065]
[0066] 式中，k-绝热指数，空气取1.4;Rg-气体常数，空气取287J/(kg · K);T*_喉部温度测 量值Κ。
[0067] 本发明实验中以超音速气液分离器样机为实验对象，该分离器由拉瓦尔喷管、旋 流管、分离翼、扩压管等部件构成。拉瓦尔喷管设置多种结构，分离翼的位置可调节，扩压管 长度可调节，不同可调结构组合可形成多种结构，重点研究可调结构对流场的影响。
[0068] 实验的初始条件:选择使用压缩湿空气为实验材料，设置入、出口温度，压力及流 速。压缩湿空气视作理想气体，忽略质量力并忽略气体的热传导作用。
[0069] 实验目的：（1)通过进行超音速气液分离器的模拟实验，验证现有的设计理论；（2) 研究结构参数对流场的影响，研究内部流场的分布规律；（3)研究影响分离器分离效率的主 要因素、结构因素及流场特点；（4)确定最佳组合结构，在多种组合变化中寻找分离效率最 佳而压力损失较小的结构，总结分离器的设计理论；（5)在实验中研究调节参数的方法。如 控制激波产生的位置、实现极限低温的方法、减小压降的方式等。
[0070] 实验原理:主要是将气体的压力能在拉瓦尔喷管中转化为速度，同时将温度降低， 在温度降低的过程中，露点高的成分逐渐凝结，经旋流作用后在壁面积聚分离，处理过的干 气经扩压装置后速度降低，压力回升，便于进行后续处理及管道输运。
[0071] 实验研究内容：（1)拉瓦尔喷管、分离翼、扩压管等结构部件对分离效率的影响； (2)出口流速、气温、气压等流体状态对分离效率的影响；（3)入口含液浓度对分离效率的影 响；（4)流量、压力降、温度降等对分离效率的影响(总效率Et)。
[0072] 实验方法主要采用对比法进行，即在超音速分离器入口参数(入口流量、入口含液 浓度)不变的前提下，选择中间参数的结构作为基准，每次实验改变一个结构参数，其他变 量保持不变进行实验。每个结构至少进行3次实验，取平均值作为最终取值。
[0073] 根据设定，入口角度有3种变化（γ、θ、ω )，每种角度的变化又对应3个不同的喉部 直径(s、m、l)，同时，分离翼的位置有3个位置，扩压段长度变化有3种，根据以上分析，从理 论上讲，所设计的超音速分离器可以产生81种结构变化。
[0074] 实验结果分析时，除对各个关键参数进测算以外，还应综合分析多次实验的结果， 总结各个参数的变化趋势对分离性能的影响，在进行一定次数的实验后，可根据已有的实 验数据预计各参数的调节趋势，对明显已不符合要求的结构可不予实验。经过多次实验后 选定最佳结构，选定的最佳结构用于进行后期的现场实验。
[0075]本发明的具体实验流程：
[0076] (1)仪器仪表校正:根据仪表设置，检定各仪表及传感器的工作状态，修正仪器仪 表读数；
[0077] (2)调整分离器参数:将喷管结构、分离翼位置、扩压管长度等参数设置在中间位 置；
[0078] (3)设定实验用湿空气湿度：设定空气的湿度，根据空压机15和水栗2的流量计算 所需的阀门开度；
[0079] (4)湿空气雾化及压力保持:开启雾化装置，将高压湿空气注入缓冲器6内，缓冲器 6内保持足够的压力；
[0080] (5)气液分离：待各个仪器设备工作稳定时，通过单片机开启分离器入口端阀门， 单片机自动记录各仪器参数并记录实验时间；
[0081] (6)数据处理与分析;在相同工况下，至少开展三次实验，每次实验持续时间不少 于5min，分析对比多次实验的数据，确认喉部是否达到音速，分析温度变化、压降数据，根据 实验数据，调整分离器参数的变化趋势；
[0082] (7)结构调整:根据预测的趋势调整分离器，在相同的工况下重复步骤(2)至(6)。 [0083]实验数据处理方法：
[0084] 每进行一次实验可获得温度、压力、流量数据，这些数据的记录工作由单片机完 成，对实验数据的处理则需要借助计算机进行，对测量结果分别建立数据库，并绘制为直观 的折线图，剔除粗大误差数据。交叉对比不同结构同一位置的数据，预测下一步的参数调节 趋势，并结合软件模拟的结果进行分析。
[0085] 分离器的低温制冷作用是实验中需重点关注的，软件模拟结果显示最低温度出现 的位置在喷管出口处，为验证该结论是否正确，处理温度数据时，分别绘制单次实验的温度 沿轴线位置分布曲线，然后叠加多次实验的分布曲线分析验证。
[0086] 分离器低温环境的获得与压力损失有关，压损越大，温度越低。为验证该结论，对 每次实验的温度曲线与压力曲线进行拟合对比。
[0087] 在验证有关结论的基础上，综合多次实验的数据，分别分析影响温度、压力、速度 的结构参数，探究控制这些参数变化的方式。
[0088] 进行超音速气液分离器测试系统研究的目的在于组建测试平台，通过该平台开展 超音速分离器的室内实验。通过实验，欲解决的问题及预期的实验效果如下：
[0089] (1)通过多次实验，结合计算机软件分析的结果，在81种结构变化中寻找分离效率 最好的结构，这是开展本实验的根本目的。
[0090] (2)验证相关理论的准确性，证实超音速分离技术的可行性以及所设计结构的实 用性。
[0091] (3)通过在实验中记录不同位置的压力、温度等流场参数，研究分离器内部流动规 律。气流在分离器内部的流动是多组分、可压缩、有相变的超音速流动，其流动规律综合了 热力学、空气动力学、流体力学等多个学科的理论，对内部流场流动规律有更深入的认识与 研究。
[0092] (4)超音速分离器能保持较好的分离效率的必要条件是入口气流必须保证有一定 的压力，且该压力数值通常较高，出口处的压力回升有限，整个分离过程压力损失较大。如 何能以较低的初始能量(如较低的入口压力）及较少的能量损失而获取较高的脱水效率实 验要解决的重要方面之一。
[0093] (5)掌握超音速分离器低温制冷效应的作用，通过降低气体温度，使气体在低温环 境和旋流以及重力的共同作用下发生气液分离。分析气体流速的变化，如达到超音状态时 所必须的条件，解决如何能最大限度的降低气体的温度的问题。
[0094] (6)如何以该装置替代或与现有脱水装置配合使用，特别制定在基本对原有脱水 工艺装置无需进行重大改动的前提下，可直接地应用于实际的工艺的方案。
[0095] (7)超音速分离器中，气体流速很高，分离器结构的微小变化都会对整体工作效应 产生很大的影响，对分离器结构参数进行全方位细致的研究，找到最佳或最合理的结构模 型，积累和总结超音速分离器的设计经验与理论。
[0096] (8)在一定的处理量的前提下，缩小整体体积。在不利于单独使用的条件时，与现 有装置(换热器、增压机、膨胀剂等）的配合使用，达到减少后续处理量或提高处理效果的目 的。
[0097] (9)结合实验结果，进行进一步的理论研究，可以解决现存的理论问题，通过实验， 对理论计算及计算机辅助设计进行对比验证，利用数值分析等各种方法，不断修正理论计 算的各种参数，得出更加接近真实气体的数学模型，为该气液分离装置进一步深入研究奠 定理论基础。
【主权项】
1. 一种超音速气液分离器测试及实验系统，其特征在于，包括与超音速气液分离器(8) 的气液入口连接的雾化装置，雾化装置包括用于产生雾化液体的液路和用于产生高压气体 的气路，所述液路和气路均连接至缓冲器(6)，缓冲器(6)的气液出口连接超音速气液分离 器(8)的气液入口；所述超音速气液分离器(8)包括带有喉部的喷管，以及扩压管，所述超音 速气液分离器(8)的液体出口连接有集液装置，超音速气液分离器(8)的气体出口连接有集 气装置;所述液路的出口、气路的出口、喷管的出口、扩压管的入口、超音速气液分离器(8) 的液体出口、超音速气液分离器(8)的气体出口上均设置有温度传感器和压力传感器，所述 超音速气液分离器(8)的喉部设置有温度传感器，所述缓冲器(6)的液体入口、缓冲器(6)的 气体入口、超音速气液分离器(8)的气液入口和超音速气液分离器(8)的液体出口均设置有 流量计，所述液路的出口、气路的出口、超音速气液分离器(8)的气液入口、超音速气液分离 器(8)的液体出口和超音速气液分离器(8)的气体出口均设置有阀门（3)。2. 根据权利要求1所述的一种超音速气液分离器测试及实验系统，其特征在于，所述液 路包括依次连接的储水罐(1)、水栗(2)和雾化喷嘴(5)，雾化喷嘴(5)设置在缓冲器(6)的液 体入口上，温度传感器和压力传感器设置在水栗（2)的出口，流量计设置在雾化喷嘴（5)的 入口，流量计与水栗(2)之间设置阀门（3)。3. 根据权利要求2所述的一种超音速气液分离器测试及实验系统，其特征在于，所述雾 化喷嘴(5)入口和超音速气液分离器(8)液体出口的流量计均采用孔板流量计(4)。4. 根据权利要求3所述的一种超音速气液分离器测试及实验系统，其特征在于，所述气 路包括依次连接的空压机（15)和储气罐（14)，温度传感器和压力传感器设置在储气罐（14) 的出口，缓冲器(6)的气体入口与储气罐(14)的出口间设置阀门（3)。5. 根据权利要求4所述的一种超音速气液分离器测试及实验系统，其特征在于，所述缓 冲器(6)气体入口的流量计为压缩空气流量计(13)。6. 根据权利要求1所述的一种超音速气液分离器测试及实验系统，其特征在于，所述超 音速气液分离器(8)气液入口的流量计采用旋进漩涡流量计(7)。7. 根据权利要求6所述的一种超音速气液分离器测试及实验系统，其特征在于，所述旋 进漩涡流量计(7)设置于超音速气液分离器(8)气液入口前端5倍于管道直径的部位。8. 根据权利要求1所述的一种超音速气液分离器测试及实验系统，其特征在于，所述喉 部和喷管出口的温度传感器采用能够耐低温高压的温度传感器，工作温度为-l〇〇°C~50 。(：，承受压力为20MPa。9. 根据权利要求8所述的一种超音速气液分离器测试及实验系统，其特征在于，所述喉 部的温度传感器采用螺钉头传感器。10. 根据权利要求1所述的一种超音速气液分离器测试及实验系统，其特征在于，所述 阀门、流量计、温度传感器和压力传感器均连接至PLC控制器。
【文档编号】G01F15/08GK105973351SQ201610280226
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】王凤琴, 康勇, 倪维军
【申请人】西安石油大学