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1、气液两相流量测量浅析时间：2009-07-2213:29:20来源:控制工程网作者：摘要：本文简介了多柑流与单相流的差异，它将随着工况与环境的变化，呈现多种的流态，血不同的流态将采用不同的数学模烈进行描述。流态是影响多相流量各项技术指标的关键因素，在某一分相流率应用较好的流量计未必可成功应用于其他情况。近儿十年来，随着工业现代化的加速，在不少领域中岀现了气液两相流，如热电、核电的气化单元；天然气、石油的开采、输送；低沸点液体的输送……，对它的研究已引起了国内外广泛的关注，山于两相流的复杂性、随机性，要认识这些现象进行预测，首先要解决检测问题，流量是最基本的参数，首当其冲，迫切有待解决。在
2、我国的能源结构中，富气少油，天然气资源较为丰富（如新耀、内蒙、四川、近海），开采中多采用陈旧的工艺，即先用笨重的分离器，将气、液分离后，再分别进行气、液流量计量。分离器不仅昂贵，而且耗费大量耗能的钢材、体积也十分庞大，如海上开采平台，作业区狭窄，难以选用，迫切需要开发、推出气液二相流量计。一、两相流的特征及主要参数相的定义为在某一系统中，具有相同成分；物理、化学性的均匀物质成分；不同的相具有明显的界面。在自然界的物质-•般分为固相、气相与液相三种，本文主耍讨论同时存在气相与液相物质的流动，山于多相中存在各相的界面效应及相对速度，相界面在时间及空间上都是随机可变的，所以，英流动特性较单相流
3、复杂得多，特征参数也较旳相流多一•些，简要介绍如下：■流型：亦称流态，即流动的形式或结构，各相界面之间存在随机可变的相界面，使两相流呈现为多种复杂的形式，流型不仅影响两相流的压力损失、传热效果，也影响流量测量。对气、液两相流来说，管道处于不同的位置（水平、垂直）也影响英流态形式，较为典型的如图1所示。水平流动管a气泡流b塞状流c分层流e弹状流f环状流d波状流abcde垂直上升流动管a气泡流b弹状流c泡沫流d环状流e液丝环流图1气液两相流的各种典型流态■分相含率：农述两相流中的分柑浓度，说明分相流体占总量中的比例通常农述为：%1质昴流昴含率c,为分相质量流昴(气体为qmg、液体为qme)与
4、总质流量qm之比,如气液两相c=qmg/qm=qmg/qmg+qme%1容积流量含率b,说明分相容积流量(气体为qvg,液体为qve)与总容积流ffiqv之比,如气液两相b=qvg/qv=qvg/qvg+qve■截面含率ac,说明分相流量在某一截面All所占的比例，气相为Ag、液相为Ae,如气油两相ac=Vg/V=Vg/Vg+Ve■容积含率a,说明分相流体在某一管道长度段容积V所占的容积，气相为Vg、液相为Ve,如气液两相a=Vg/V=Vg/Vg+Ve■混合流密度%1流动密度po,单位时间内，流过某一-截而的两相混合物总质帚qm与总积qv之比,如气相密度为pg,液相密度为pe,则气液相流
5、的流动密度。po=pgb+pe(l-b)%1真实密度pm,在管道中取一微元体DV,在某一时间，二相介质的总质量DM与总体积DV之比，对气液两相流，真实密度pm=pqa+pe(1-a)$$$$$$$BK・198.jpg■流速：二相流中各单相在管道中的流速并不一定相等，常有差异，所以除了描述混合体的平均流速Vm夕卜，还应说明分郴流速在气、液两柑流中，气相流速为Vg,液相流速为Ve,它们之间的关系为VmA=VgAg+VeAe在工程中常以分相流量除以管道截而A来表示分相流速，即：Vg=qvg/A,Ve=qve/A分相流体的速度差为相对速度，气液两相流的相对流速为VgeVge=Vg-Ve分相流休速
6、度之比为速度滑移比S,气液两相流速滑移比为：S=Vg/Ve■两相流模犁：两相流的流态极为复杂，建立一些典型的模型是研究各种测鼠方法的基础，常用的有以下几种：均相流：气、液两相为均匀的混合物，相间不存在相对速度，S=l,如雾状流分相流：两相为完全分离的两种流体，相间存在不同流速，S$l,如分层流漂移通彊：基本上是分相流，研究的重点是相间的相对运动,适用于弹•性流，环形流流型公式，为便于工程应用，对各种流型建立一些半经验公式为了便于研究，以上虽列出了一些气、液二相流的基本流型，并描述了主要参数，而实际情况还要复杂得多。经常在同一管段中的不同管段，山于下述原因，如流量的大小；流体物理性质（温度
7、、压力、密度、粘度、表面张力）；管道的位置（水平、垂直、倾斜），管道截面或几何形状的变化都可能改变流型，所以即使某种流量仪表成功地解决了某一流率的两相流量测量，而因上述原因引起了流态的变化，仍可能引入较大的测量误差。二、常用测量方法如图2：/完全分离气液两相部分分离流测虽方法简单分离r按测虽原理按技术方法差压式速度式«•质虽式「传统单相流星计+两相流测虽模型现代新技术容积式图2常用的测量方法■完全分离这种方法已用了几十年，即将气液二
