專利名稱：一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩相流相持率的測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分相式兩相流相持 率的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
兩相流相持率是指一種流體在兩相流中所占據(jù)的體積份額，目前針對(duì)兩相流相 持率的測(cè)量方法主要有射線法、聲學(xué)法、光學(xué)法、差壓法、振動(dòng)法、電學(xué)法和層析成像法，并 且都是將傳感器或敏感元件直接置于或面向兩相流進(jìn)行測(cè)量，不對(duì)兩相流做任何處理或改 變。雖然可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線測(cè)量，同時(shí)對(duì)兩相流的干擾也比較小。但是由于兩相流的流體 在流動(dòng)過(guò)程中相界面始終處于隨機(jī)波動(dòng)狀態(tài)，流動(dòng)過(guò)程極不穩(wěn)定，因而導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)也極 不穩(wěn)定，信號(hào)質(zhì)量非常差，嚴(yán)重影響測(cè)量精度。另外測(cè)量結(jié)果還會(huì)受到流型和流體物性的影 響，流型或物性的變化會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成重大影響。為了改善這種狀況常采用混合及多陣 列傳感器等措施，如采用文丘里管和雙能射線測(cè)量相持率，將射線測(cè)量裝置安裝在文丘里 管的喉部，但還是不能從根本上解決信號(hào)質(zhì)量差帶來(lái)的測(cè)量精度問(wèn)題。而另一種在實(shí)驗(yàn)室得到廣泛應(yīng)用的相持率測(cè)量方法是快速關(guān)閉閥門(mén)法，簡(jiǎn)稱快關(guān) 法，該快關(guān)法是通過(guò)快速關(guān)閉兩相流流道上的兩個(gè)閥門(mén)，瞬時(shí)截取一段兩相流體，將其完全 分離，然后分別測(cè)量?jī)煞N流體的體積或質(zhì)量，最后得到相持率。這種方法雖然提高了測(cè)量精 度，且測(cè)量結(jié)果與流型無(wú)關(guān)，但缺點(diǎn)是不能進(jìn)行實(shí)時(shí)在線測(cè)量，就不能進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。授權(quán)公告號(hào)為CN2913606Y的中國(guó)專利“測(cè)量油井持水率的持水傳感器”，公開(kāi)了 一種電容式井下油水兩相流相持率傳感器，該專利通過(guò)加長(zhǎng)環(huán)形測(cè)量空間電容器兩極板間 的空間的軸向長(zhǎng)度，同時(shí)減小流體進(jìn)出口孔的直徑和數(shù)量，使流體在環(huán)形空間內(nèi)的流動(dòng)處 于停滯狀態(tài)，造成油水分離，使兩相流在分離狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量，從而達(dá)到提高測(cè)量精度的目 的。這種做法實(shí)際上是通過(guò)增加流動(dòng)阻力的辦法來(lái)使流動(dòng)停滯的，導(dǎo)致儀器的長(zhǎng)度需要增 大30-200厘米，在測(cè)量空間小的范圍會(huì)使儀器失去實(shí)用價(jià)值。另外減小流體進(jìn)出口孔的直 徑和數(shù)量后，加重了儀器的反應(yīng)滯后性，影響其可用性。更嚴(yán)重的問(wèn)題是，這種方法的可靠 性很差，因?yàn)殡S著流量的增大，進(jìn)出口的壓差就會(huì)增大，一旦該壓差超過(guò)了流動(dòng)阻力，流體 又會(huì)流動(dòng)起來(lái)，油水的分離狀態(tài)立即被破壞，直接影響測(cè)量精度。另外，流體是否停滯還與 井的結(jié)構(gòu)和流體的性質(zhì)有關(guān)，因而該測(cè)量裝置及其方法又缺乏通用性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種分相式兩相流相 持率的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，該裝置由依次相鄰的兩相流流道、多孔壁、沉降室、測(cè)量室 以及相界面測(cè)量裝置組成，通過(guò)沉降室和測(cè)量室的作用，產(chǎn)生一個(gè)與被測(cè)兩相流具有完全 相同的等效密度的兩相流體柱，柱中的流體處于完全的分離狀態(tài)，由此產(chǎn)生相界面，該界面 的位置直接反映了相持率的大小，應(yīng)用相界面測(cè)量裝置就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相持率的精確測(cè)量； 這樣本發(fā)明就將復(fù)雜的兩相流相持率測(cè)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了簡(jiǎn)單的相界面檢測(cè)問(wèn)題，從根本上改善了測(cè)量信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性，保證了測(cè)量精度和測(cè)量的實(shí)時(shí)性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，包括兩相流流道壁101，所述的兩相流流道 壁101和沉降室壁103相連接形成內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)由帶有一個(gè)以上貫 通孔201的多孔壁2相分隔，這樣兩相流流道壁101和沉降室壁103分別與多孔壁2形成 了兩相流流道1和沉降室3，沉降室3的頂部和底部分別通過(guò)上連通管4和下連通管6與測(cè) 量室5的頂部和底部相連通，測(cè)量室5有與之配合使用的相界面測(cè)量裝置22，相界面測(cè)量裝 置22內(nèi)帶有相界面數(shù)據(jù)處理模塊23。所述的測(cè)量室5和添加劑加入裝置13相導(dǎo)通。所述的沉降室3的頂部略高于兩相流流道1的頂部，沉降室3的底部略低于兩相 流流道1的底部。所述的兩相流流道1內(nèi)設(shè)置有節(jié)流元件12，兩相流流道1沿節(jié)流元件12對(duì)應(yīng)的兩 相流流出方向的部分通過(guò)上置換管10和下置換管9分別與上連通管4和下連通管6導(dǎo)通， 上置換管10和下置換管9上設(shè)置有閥門(mén)11。所述的兩相流流道壁101為豎直中空柱狀體，該中空部分內(nèi)部有一個(gè)帶有貫通孔 201的多孔壁2，該多孔壁2為一個(gè)中空殼體，該中空殼體內(nèi)部上方設(shè)置相界面測(cè)量裝置22， 中空殼體內(nèi)部中央設(shè)置測(cè)量室5，測(cè)量室5和相界面測(cè)量裝置22之間用第一隔板25相分 隔，多孔壁2的內(nèi)壁、第一隔板25和測(cè)量室5的外壁之間的空間形成了沉降室3，多孔壁2 的外壁和兩相流流道壁101的內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成了兩相流流道1，測(cè)量室5的頂部和底 部分別設(shè)置上連通道304和下連通道306用以代替上連通管4和下連通管6來(lái)與沉降室3 相連通，該分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置即為豎直移動(dòng)型分相式兩相流相持率的測(cè)量裝 置。所述的兩相流流道壁101為水平中空柱狀體，該中空部分內(nèi)部有一個(gè)上下兩側(cè)帶 有貫通孔201的多孔壁2，該多孔壁2為一個(gè)中空殼體，多孔壁2的外壁和兩相流流道壁101 的內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成了兩相流流道1，所述的中空殼體內(nèi)部靠近右端設(shè)置相界面測(cè)量裝 置22，中空殼體內(nèi)部中央用上下兩端帶有上連通孔404和下連通孔406的擋板26相分隔， 中空殼體被擋板26分隔的左半部分為沉降室3，右半部分為測(cè)量室5，測(cè)量室5和相界面測(cè) 量裝置22之間用第二隔板27相分隔，多孔壁2的內(nèi)壁、第二隔板27和測(cè)量室5的外壁之 間的空間形成了沉降室3，測(cè)量室5的頂部和底部分別通過(guò)上連通孔404和下連通孔406用 以代替上連通管4和下連通管6來(lái)與沉降室3相連通，該分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置 即為水平移動(dòng)型分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置。所述的豎直分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其多孔壁2上的帶有貫通孔201的 區(qū)域的頂端低于沉降室3的頂端，而該區(qū)域的底端高于沉降室3的底端。所述的水平分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其兩相流流道架101內(nèi)設(shè)置扶正器 21，該扶正器21與測(cè)量室5的外壁相連接。上述的分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置的測(cè)量方法將該分相式兩相流相持率的 測(cè)量裝置放入要測(cè)量的兩相流28中，且其兩相流流道1入口橫截面和要測(cè)量的兩相流28 的流向保持垂直，在兩相流28不間斷地流過(guò)兩相流流道1時(shí)，當(dāng)兩相流28通過(guò)多孔壁2 進(jìn)入沉降室3后，在重力的作用下，待到兩相流體28中的輕相流體8和重相流體7發(fā)生分離，導(dǎo)致一部分重相流體7會(huì)沉降到底部，而一部分輕相流體8則會(huì)浮升到頂部，其余未完 全分離的兩相流混合物29就聚集在中部，隨后匯集在沉降室頂部的輕相流體8通過(guò)上連通 管4與測(cè)量室5的上部相連通，而底部的重相流體7則通過(guò)下連通管6與測(cè)量室5的下部 相連通直至測(cè)量室5的上部和下部分別被輕相流體8和重相流體7所占據(jù)且兩者之間出 現(xiàn)一個(gè)分界面30時(shí)，啟動(dòng)相界面測(cè)量裝置22監(jiān)測(cè)分界面30位置發(fā)生的變化，并調(diào)用其內(nèi) 部的相界面數(shù)據(jù)處理模塊23根據(jù)連通器原理且按照分界面30位置發(fā)生的變化大小，利用
-ι n _ r^K _ n _ 2h, ΙΑπ-ΑΛ
cos U--J-斗萬(wàn)"--J公式計(jì)算出兩相流的重相流體7相持率φ的實(shí)
Φ 二-
π
時(shí)大小，然后用1減去Φ得到兩相流的輕相流體8相持率的實(shí)時(shí)大小，其中Φ為兩相流的 重相流體7的相持率，h為分界面30相對(duì)于兩相流流道1底部的高度，D為兩相流流道1的 內(nèi)徑，cos—1為反余弦運(yùn)算，η為圓周率。本發(fā)明的一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，該裝置由依次相鄰 的兩相流流道1、多孔壁2、沉降室3、測(cè)量室5以及相界面測(cè)量裝置22組成，通過(guò)沉降室3 和測(cè)量室5的作用，產(chǎn)生一個(gè)與被測(cè)兩相流28具有完全相同的等效密度的兩相流體柱，柱 中的流體處于完全的分離狀態(tài)，由此產(chǎn)生分界面30，該分界面30的位置直接反映了相持率 的大小，應(yīng)用相界面測(cè)量裝置22就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相持率的精確測(cè)量。這樣本發(fā)明就將復(fù)雜的 兩相流相持率測(cè)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了簡(jiǎn)單的相界面檢測(cè)問(wèn)題，從根本上改善了測(cè)量信號(hào)的穩(wěn)定 性和可靠性，保證了測(cè)量精度和測(cè)量的實(shí)時(shí)性。該裝置既可以應(yīng)用于地面管道，也可以應(yīng)用 于地下流道具有極強(qiáng)的通用性。


圖1是本發(fā)明的橫向剖視工作狀態(tài)示意圖，該圖中去除了兩相流流道同上置換管 和下置換管的連接。圖2是本發(fā)明的局部俯視圖。圖3是本發(fā)明的豎直分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的水平分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1和圖2所示，分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，包括兩相流流道壁101，所述 的兩相流流道壁101和沉降室壁103相連接形成內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)由帶 有一個(gè)以上貫通孔201的多孔壁2相分隔，這樣兩相流流道壁101和沉降室壁103分別與 多孔壁2構(gòu)成了兩相流流道1和沉降室3，沉降室3的頂部和底部分別通過(guò)上連通管4和 下連通管6與測(cè)量室5的頂部和底部相連通，測(cè)量室5有與之配合使用的相界面測(cè)量裝置 22，相界面測(cè)量裝置22內(nèi)帶有相界面數(shù)據(jù)處理模塊23。這樣的結(jié)構(gòu)當(dāng)兩相流28通過(guò)兩相 流流道1時(shí)，兩相流28可以通過(guò)多孔壁2從兩相流流道1自由進(jìn)出沉降室3，而在沉降室3 內(nèi)，由于重力的作用，兩相流28中的輕相流體8和重相流體7會(huì)發(fā)生分離，導(dǎo)致一部分重相 流體7會(huì)沉降到底部，而一部分輕相流體8則會(huì)浮升到頂部，其余未完全分離的兩相流混合
6物29就聚集在中部，隨后匯集在沉降室頂部的輕相流體8通過(guò)上連通管4與測(cè)量室5的上 部相連通，而底部的重相流體7則通過(guò)下連通管6與測(cè)量室5的下部相連通，直至測(cè)量室5 的上部和下部分別被輕相流體8和重相流體7所占據(jù)且兩者之間就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)分界面30， 由于從兩相流流道1經(jīng)過(guò)沉降室3再到測(cè)量室5，兩兩之間都是相互連通的，且連通的形式 與連通器相似，根據(jù)連通器原理，三者內(nèi)部的流體柱必有相同的重位壓力差，或相同的等效 密度，由此當(dāng)兩相流28的相持率發(fā)生變化時(shí)，其等效密度必然發(fā)生變化，從而引起測(cè)量室 內(nèi)的分界面30位置發(fā)生變化，因此分界面30的位置就反映了相持率的大小，通過(guò)檢測(cè)該分 界面30的位置就可以準(zhǔn)確確定管內(nèi)的相持率。另外所述的測(cè)量室5和添加劑加入裝置13 相導(dǎo)通，可加入破乳劑，加速和保證兩相流分離時(shí)產(chǎn)生的乳化液快速而徹底地分離，從而使 得分界面更為清晰便于測(cè)量；所述的沉降室3的頂部略高于兩相流流道1的頂部，沉降室3 的底部略低于兩相流流道1的底部，便于輕相流體8和重相流體7分別在沉降室3的上部 和下部聚集。所述的兩相流流道1內(nèi)部設(shè)置有節(jié)流元件12，兩相流流道1沿節(jié)流元件12對(duì) 應(yīng)的兩相流流出方向的部分通過(guò)上置換管10和下置換管9分別與上連通管4和下連通管 6導(dǎo)通，上置換管10和下置換管9設(shè)置有閥門(mén)11，這樣通過(guò)控制閥門(mén)11可以定期將沉降室 3和測(cè)量室5內(nèi)放置過(guò)久的流體排放到節(jié)流件12的下游，以便置換新的流體，而節(jié)流件12 的作用就是產(chǎn)生一個(gè)壓力差，使沉降室3和測(cè)量室5內(nèi)的流體能順利排放到下游，更能保證 沉降室3和測(cè)量室5內(nèi)的流體與被測(cè)兩相流體28在成分和物理性質(zhì)上的一致性，提高兩相 流相持率的測(cè)量精度。如圖3所示，所述的兩相流流道壁101為豎直中空柱狀體，該中空部分內(nèi)部有一個(gè) 兩側(cè)帶有貫通孔201的多孔壁2，該多孔壁2為一個(gè)中空殼體，該中空殼體內(nèi)部上方設(shè)置相 界面測(cè)量裝置22，中空殼體內(nèi)部中央設(shè)置測(cè)量室5，測(cè)量室5和相界面測(cè)量裝置22之間用 第一隔板25相分隔，多孔壁2的內(nèi)壁、第一隔板25和測(cè)量室5的外壁之間的空間形成了沉 降室3，多孔壁2的外壁和兩相流流道壁101的內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成了兩相流流道1，測(cè)量 室5的頂部和底部分別設(shè)置上連通道304和下連通道306用以代替上連通管4和下連通管 6來(lái)與沉降室3相連通，該分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置即為豎直移動(dòng)型分相式兩相流 相持率的測(cè)量裝置。所謂移動(dòng)型是指測(cè)量裝置不但可以在管內(nèi)移動(dòng)，而且可以反復(fù)從管道 內(nèi)取出和再放入所述的豎直分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，該移動(dòng)型結(jié)構(gòu)更能方便地用 于地下或地面特殊管道內(nèi)的測(cè)量，所述的移動(dòng)型豎直分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其 多孔壁2上的帶有貫通孔201區(qū)域的頂端低于沉降室3的頂端，，而該區(qū)域的底端高于沉降 室3的底端，這樣的結(jié)構(gòu)能夠便于輕相流體8和重相流體7分別在沉降室3的上部和下部 聚集。如圖4所示，所述的兩相流流道壁101為水平中空柱狀體，該中空部分內(nèi)部有一個(gè) 上下兩側(cè)帶有貫通孔201的多孔壁2，該多孔壁2為一個(gè)中空殼體，多孔壁2的外壁和兩相 流流道架101的內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成了兩相流流道1，所述的中空殼體內(nèi)部靠近右端設(shè)置 相界面測(cè)量裝置22，中空殼體內(nèi)部中央用上下兩端帶有上連通孔404和下連通孔406的擋 板26相分隔，中空殼體被擋板26分隔的左半部分為沉降室3，右半部分為測(cè)量室5，測(cè)量室 5和相界面測(cè)量裝置22之間用第二隔板27相分隔，多孔壁2的內(nèi)壁、第二隔板27和測(cè)量室 5的外壁之間的空間形成了沉降室3，測(cè)量室5的頂部和底部分別通過(guò)上連通孔404和下連 通孔406用以代替上連通管4和下連通管6來(lái)與沉降室3相連通，該分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置即為水平移動(dòng)型分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置。這樣的結(jié)構(gòu)更便于用于水平 管道的測(cè)量。所述的水平分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其兩相流流道架101內(nèi)設(shè)置扶 正器21和多孔壁2相連接，更能保證該測(cè)量裝置與兩相流流道1同軸，提高測(cè)量精度。本實(shí)施例的分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置的測(cè)量方法如圖1所示，將該分相 式兩相流相持率的測(cè)量裝置放入要測(cè)量的兩相流28中，且其兩相流流道1入口橫截面和要 測(cè)量的兩相流28的流向保持垂直，在兩相流28不間斷地流過(guò)兩相流流道1時(shí)，當(dāng)兩相流28 通過(guò)多孔壁2進(jìn)入沉降室3后，在重力的作用下，待到兩相流體28中的輕相流體8和重相 流體7發(fā)生分離，導(dǎo)致一部分重相流體7會(huì)沉降到底部，而一部分輕相流體8則會(huì)浮升到頂 部，其余未完全分離的兩相流混合物29就聚集在中部，隨后匯集在沉降室頂部的輕相流體 8通過(guò)上連通管4與測(cè)量室5的上部相連通，而底部的重相流體7則通過(guò)下連通管6與測(cè)量 室5的下部相連通直至測(cè)量室5的上部和下部分別被輕相流體8和重相流體7所占據(jù)且兩 者之間出現(xiàn)一個(gè)分界面30時(shí)，啟動(dòng)相界面測(cè)量裝置22監(jiān)測(cè)分界面30位置發(fā)生的變化，并 調(diào)用其內(nèi)部的相界面數(shù)據(jù)處理模塊23根據(jù)連通器原理且按照分界面30位置發(fā)生的變化大
2h 2h \h h
小，利用』cos ( ( — ~DlD{ — D}公式計(jì)算出兩相流的重相流體7相持率 φ 二-
權(quán)利要求
一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，包括兩相流流道壁(101)，其特征在于所述的兩相流流道壁(101)和沉降室壁(103)相連接形成內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)由帶有一個(gè)以上貫通孔(201)的多孔壁(2)相分隔，這樣兩相流流道壁(101)和沉降室壁(103)分別與多孔壁(2)形成了兩相流流道(1)和沉降室(3)，沉降室(3)的頂部和底部分別通過(guò)上連通管(4)和下連通管(6)與測(cè)量室(5)的頂部和底部相連通，測(cè)量室(5)有與之配合使用的相界面測(cè)量裝置(22)，相界面測(cè)量裝置(22)內(nèi)帶有相界面數(shù)據(jù)處理模塊(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其特征在于所述的 測(cè)量室(5)和添加劑加入裝置(13)相導(dǎo)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其特征在于所 述的沉降室(3)的頂部略高于兩相流流道(1)的頂部，沉降室(3)的底部略低于兩相流流 道(1)的底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其特征在于所 述的兩相流流道(1)內(nèi)部設(shè)置有節(jié)流元件(12)，兩相流流道(1)沿節(jié)流元件(12)對(duì)應(yīng)的兩 相流流出方向的部分通過(guò)上置換管(10)和下置換管(9)分別與上連通管(4)和下連通管 (6)導(dǎo)通，上置換管(10)和下置換管(9)上設(shè)置有閥門(mén)(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其特征在于所述的 兩相流流道壁(101)為豎直中空柱狀體，該中空部分內(nèi)部有一個(gè)帶有貫通孔(201)的多孔 壁(2)，該多孔壁(2)為一個(gè)中空殼體，該中空殼體內(nèi)部上方設(shè)置相界面測(cè)量裝置(22)，中 空殼體內(nèi)部中央設(shè)置測(cè)量室(5)，測(cè)量室(5)和相界面測(cè)量裝置(22)之間用第一隔板(25) 相分隔，多孔壁(2)的內(nèi)壁、第一隔板(25)和測(cè)量室(5)的外壁之間的空間形成了沉降室 (3)，多孔壁(2)的外壁和兩相流流道壁(101)的內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成了兩相流流道(1)，測(cè) 量室(5)的頂部和底部分別設(shè)置上連通道(304)和下連通道(306)用以代替上連通管(4) 和下連通管(6)來(lái)與沉降室(3)相連通，該分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置即為豎直移動(dòng) 型分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其特征在于所述 的兩相流流道壁(101)為水平中空柱狀體，該中空部分內(nèi)部有一個(gè)上下兩側(cè)帶有貫通孔 (201)的多孔壁(2)，該多孔壁(2)為一個(gè)中空殼體，多孔壁(2)的外壁和兩相流流道壁 (101)的內(nèi)壁之間的空間構(gòu)成了兩相流流道(1)，所述的中空殼體內(nèi)部靠近右端設(shè)置相界 面測(cè)量裝置(22)，中空殼體內(nèi)部中央用上下兩端帶有上連通孔(404)和下連通孔(406)的 擋板(26)相分隔，中空殼體被擋板(26)分隔的左半部分為沉降室(3)，右半部分為測(cè)量室 (5)，測(cè)量室(5)和相界面測(cè)量裝置(22)之間用第二隔板(27)相分隔，多孔壁(2)的內(nèi)壁、 第二隔板(27)和測(cè)量室(5)的外壁之間的空間形成了沉降室(3)，測(cè)量室(5)的頂部和底 部分別通過(guò)上連通孔(404)和下連通孔(406)用以代替上連通管(4)和下連通管(6)來(lái)與 沉降室(3)相連通，該分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置即為水平移動(dòng)型分相式兩相流相持 率的測(cè)量裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其特征在于所述的 豎直分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其多孔壁(2)上的帶有貫通孔(201)的區(qū)域的頂端 低于沉降室(3)的頂端，而該區(qū)域的底端高于沉降室(3)的底端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其特征在于所述的水平分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置，其兩相流流道架(101)內(nèi)設(shè)置扶正器(21)，該扶正 器(21)與測(cè)量室(5)的外壁相連接。
9. 一種采用權(quán)利要求1所述的一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置的測(cè)量方法將 該分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置放入要測(cè)量的兩相流(28)中，且其兩相流流道(1)入 口橫截面和要測(cè)量的兩相流(28)的流向保持垂直，在兩相流(28)不間斷地流過(guò)兩相流流 道(1)時(shí)，當(dāng)兩相流(28)通過(guò)多孔壁(2)進(jìn)入沉降室(3)后，在重力的作用下，待到兩相 流體(28)中的輕相流體(8)和重相流體(7)發(fā)生分離，導(dǎo)致一部分重相流體(7)會(huì)沉降到 底部，而一部分輕相流體(8)則會(huì)浮升到頂部，其余未完全分離的兩相流混合物(29)就聚 集在中部，隨后匯集在沉降室頂部的輕相流體(8)通過(guò)上連通管(4)與測(cè)量室(5)的上部 相連通，而底部的重相流體(7)則通過(guò)下連通管(6)與測(cè)量室(5)的下部相連通直至測(cè)量 室(5)的上部和下部分別被輕相流體(8)和重相流體(7)所占據(jù)且兩者之間出現(xiàn)一個(gè)分界 面(30)時(shí)，啟動(dòng)相界面測(cè)量裝置(22)監(jiān)測(cè)分界面(30)位置發(fā)生的變化，并調(diào)用其內(nèi)部的 相界面數(shù)據(jù)處理模塊(23)根據(jù)連通器原理且按照分界面(30)位置發(fā)生的變化大小，利用
全文摘要
一種分相式兩相流相持率的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，該裝置由依次相鄰的兩相流流道、多孔壁、沉降室、測(cè)量室以及相界面測(cè)量裝置組成，通過(guò)沉降室和測(cè)量室的作用，產(chǎn)生一個(gè)與被測(cè)兩相流具有完全相同的等效密度的兩相流體柱，柱中的流體處于完全的分離狀態(tài)，由此產(chǎn)生相界面，該界面的位置直接反映了相持率的大小，應(yīng)用相界面測(cè)量裝置就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相持率的精確測(cè)量。這樣本發(fā)明就將復(fù)雜的兩相流相持率測(cè)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了簡(jiǎn)單的相界面檢測(cè)問(wèn)題，從根本上改善了測(cè)量信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性，保證了測(cè)量精度和測(cè)量的實(shí)時(shí)性。該裝置既可以應(yīng)用于地面管道，也可以應(yīng)用于地下流道具有極強(qiáng)的通用性。
文檔編號(hào)G01F22/00GK101949720SQ20101024295
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者張興凱, 王棟 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)