濕氣流量測量虛高特性實驗研究.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)過程中。近些年來,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,對濕氣流量測量技術(shù)提出了更高的要求,同時反過來也推動了該技術(shù)更加深入快速地發(fā)展。本文針對目前濕氣測量領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的節(jié)流式流量計和超聲波流量計的濕氣流量測量虛高特性及其流量測量方案進行研究,主要分為三大部分。
　　第一,從理論上對長喉頸文丘里各部分

2、的壓力降進行分析,并設(shè)計長喉頸文丘里實驗樣機在天津大學(xué)流量實驗室雙閉環(huán)中壓濕氣裝置上進行實驗研究。針對實驗數(shù)據(jù),分析了長喉頸文丘里濕氣測量特性。針對三個不同的喉部取壓位置,分析文丘里測量虛高與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)長喉頸文丘里測量虛高和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算模型和液氣質(zhì)量比計算模型,分別計算氣相和液相流量。通過分析不同取壓

3、位置的測量模型對濕氣兩相流氣相和液相流量預(yù)測結(jié)果相對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)測的準(zhǔn)確性都比較差。為研究孔板流量計低壓力低流速條件下的濕氣測量虛高模型,設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)孔板實驗樣機,其內(nèi)徑為50mm,節(jié)流比為0.55,并在天津大學(xué)流量實驗室雙閉環(huán)中壓濕氣實驗

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