流量計:蒸汽流量計|污水流量計|明渠式流量計|電磁流量計|靶式流量計|渦街|渦輪|流量積算儀

精信測器

 

3.7.3氣液兩相流及其流量測量(續1)

② 科氏力質量流量計。制造商通常聲稱含有百分之幾體積比的游離氣體的液體對科氏力質量流量計正常測量影響不大,當被測液體中所含氣泡小而均勻的情況下,例如冰淇淋和相似乳化液,可能是對的。然而,實驗結果卻并不樂觀。據有關文獻介紹意大利計量院對7種型號科氏力質量流量計含氣量影響試驗表明:含氣泡1%(體積比)時有些型號無明顯影響,有些型號誤差為1%~2%,而其中某一雙管式型號則高達10%~15%;含氣泡10%時,誤差普遍增加到15%~20%,個別型號高達80%。由此可見,不同測量管結構、不同型號的科氏力流量計受含氣量影響差異很大,不能將一種型號的試驗數據推廣到其他型號。

③超聲流量計。多普勒法超聲流量計工作原理如第3.3.2節所述,主要用于測量含有適量能給出強反射信號的顆;驓馀莸囊后w。此類儀表測量的僅僅是體積流量或測量管內的平均流速,如果要測量質量流量,還得增設流體密度計。

由于此類儀表檢測的不連續點(即氣泡)的流速,由于流通截面中各點流速的不一致性,使得測量結果相對于管道內的平均流速之間存在不確定性,從而導致其測量性能較差。其不確定度一般只能達到±(1%~10%)FS,重復性為(0.2%~1%)FS。

多普勒超聲流量計適用的氣泡含量上限雖比傳播時間法大得多,但也是有限的,尤其是管徑較大時,氣泡含量過高,超聲信號衰減嚴重,以致不能測量。因此選用應謹慎,事先應向制造商咨詢。

④相關流量計。應用相關法可以測量管道內流體的流速或體積流量,若要測量兩相流體的質量流量,則還需增設密度計。

相關流量計工作原理如圖3.89所示。設在測量管段取兩個控制截面A即B,兩者相隔一小段距離L,在管內兩相流中,各相不可能混合得十分均勻,各相含量的分布在流動過程中是變化的。由于所取的兩控制截面之間距離很短,可以認為在該距離內流動時,兩相流中各相含量的分布是不變的,如在管道截面A處布置一臺探測器測定兩相中一相的含量隨時間的變化曲線X(t),再在截面B處布置另一臺探測器測定同一相的含量隨時間的變化曲線Y(t),并將X(t)和Y(t)示于圖3.90中,則由圖可見,曲線X(t)最高值惡化曲線Y(t)最高值之間距離 t應代表流體由A截面流到B截面所需的時間[在圖3.90中,橫坐標為時間,縱坐標X(t)和Y(t)為被測一相的含量值]。測得流體流過距離為L這一管段長的時間 t后,即可按下式計算兩相流體的體積流量qv。

qv=                                                            (3.114)

式中  A——管道橫截面積;

      K——考慮速度偏差的系數。

圖3.89相關法流量測量原理                                圖3.90應用相關法測量流量的關系曲線

這一測量方法是利用兩截面上測得的某相含量信號之間的相互關系而測定兩相流速的,故稱相關法。

應用相關法測量兩相流量的優點是適應面廣,既適用于氣液兩相流體,也適用于各種臟污流體、漿液、液固兩相流,但價格昂貴,影響其推廣應用。因此,現在仍處于實驗階段。

⑤應用變液位法測量氣液兩相流流量。前面所述的四種方法用來測量氣液兩相流流量都不夠完善,因為它們能夠實現的測量同第3.7.2節所提出的測量要求還有很大差距。當然,有的測量對象如果只需知道氣液混合物體積流量或質量流量,這些方法就可能投入實際應用。但若需進一步知道各相質量流量或氣相流量質量含量,那就需另想辦法。其中將氣液兩相先進分離,然后,用測量單相流量的方法分別測量氣液兩相的質量流量(如果必要)。

圖3.91所示為儲液器固定的變液位流量計結構示意。常用來測量含汽油中的石油流量。由圖可見,石油和氣體的混合物由管1切向進入分離室2,使氣液分離。氣體經分離室后流入儲液器4,再經槽縫7流入容器下部6后,和氣體一起經管5流出。儲液器中裝有穩定液位用的隔板3,儲液器4中的液位可采用差壓計測出儲液器中液柱靜壓的方法來確定。根據讀出的差壓可確定液位高度h,再根據各相應計算式(一種形狀的槽縫對應一種計算式)算出液體體積流量qv。詳情請參閱文獻[41]。

圖3.91儲液器固定的變液位流量計結構示意

其實,將僅適用單相流的流量計與氣液分離器配合用來測量氣液兩相流中的部分參數應用的最多的是飽和蒸汽流量測量。飽和水蒸氣經長距離輸送,因熱量損失而部分蒸汽變成冷凝水,管道中流體變成氣液兩相流,影響某些原理的流量計的正常工作。常用的做法是在流量計前裝設一氣液分離器,然后將液體經疏水器排放掉。經氣液分離后的蒸汽可近似看作為單相流,從而用一般流量計進行測量。

 

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