高含气率条件下V锥流量计的压力恢复特性(2)

2019-02-21 14:33:21

2.2.1压力恢复位置判定

图11所示为气液两相流流经V锥时6个取压位置处的静压力。可以发现,气液两相流流过V锥之后,动能迅速恢复,压力升高,然后趋于稳定。压力恢复位置可能受到气液相流量、节流比等因素的影响,只有确定了V锥下游的压力恢复位置,才能合理布置下游高压取压点的位置,得到准确的压力损失。这对于利用V锥节流装置的压损特性,建立基于单节流装置的气液两相流在线测量模型十分关键。

根据下游压力的分布特性可知:当V锥下游3个取压点的压力满足P2>P3>P4时,则认为V锥下游压力在P2处(3D)已恢复;当满足P2<P3>P4时,则可认为下游压力在P3处(6D)已恢复。

image.png

image.png

(P1′=0.15 MPa, β=0.55)

定义

△P32=P3-P2(3)

△P4-3=P:-P3(4)

按照上述判别方法,若AP3-2<0且AP4-3<0,则在V锥下游3D处压力已恢复;若AP3-2>0且AP4-3<0,则在V锥下游6D处压力已恢复。

2.2.2单相流体压力恢复长度

实验研究了空气和水两种单相介质情况下V锥流量计的压力恢复长度。由图12可知:测量介质为空气时,对于节流比为0.45和0.55的V锥节流装置,其下游压力在V锥下游3D处并未完全恢复,而6D时可以认为压力已完全恢复,因此其压力恢复长度大于3D;对于节流比为0.75的V锥节流装置,其下游压力在V锥下游3D处则可以完全恢复;对于节流比为0.65的V锥节流装置,当气体雷诺数Reg≥0.6×105时,也可以认为其压力在V锥下游3D处已完全恢复。图13所示为当流动介质为水时AP3.2和△P4-3随液体雷诺数Re的变化,4个不同节流比的V锥节流装置下游压力恢复处的位置与测量空气时所需的恢复长度基本相同。

image.png

image.png

image.png

image.png

2.2.3气液两相流时的压力恢复长度

如图14和15所示,测量气液两相流时V锥流量计下游压力恢复长度与测量单相流时并不完全相同。对于节流比为0.45的V锥流量计,空气中引入少量水后,当体积含气率小于99.5%时,部分测试工况所需的压力恢复长度与单相空气相比变短,但仍有一些实验工况的压力恢复长度需要大于3D,而在下游6D处压力能够完全恢复。在图14中,节流比为0.55的V锥流量计测量气液两相流时,压力在下游3D处即能恢复。这意味着与测量单相空气相比,液相的加入缩短了V锥流量计下游所需的压力恢复长度。其主要原因如下:(1)V锥前后流型变化的影响。由图10可知,在一定表观气液流速下,气液两相流流经V锥后,流型可能发生变化,如分层流变成环状流(见图10C、10d)等。环状流条件下,壁面润滑效应的存在使得摩擦压降降低,进而导致压力恢复距离的缩短,并且节流比越小(锥体体积越大),对流型影响越大,流型转变所需的气液流速越低(见图7),对下游压力分布的影响越明显。(2)与V锥下游的尾涡对压力分布特性的影响有关。尾涡越长,则压力恢复所需的距离越长。研究发现,气液两相流来流时的尾涡长度比单相气体时的短,因此所需的压力恢复长度也小于单相气体。图15表明,节流比为0.65和0.75的V锥节流装置测量高含气率气液两相流时,压力在下游3D处可完全恢复。

image.png

image.png

对于4个不同节流比的V锥流量计,在本文实验范围内,测量单相流体和气液两相流时,所需的压力恢复长度如表3所示。可知,V锥节流装置测量气液两相流时,当节流比为0.45时,建议恢复压力测压点设在大于3D的位置处;节流比为0.55、0.65和0.75时,推荐恢复压力测压点设在下游3D处。此外,在本文研究范围内,压力恢复长度受入口压力影响较小。

image.png

image.png

3结论

本文研究了高含气率条件下V锥流量计内气液相分布特性及V锥下游压力恢复特性,考察了不同流型来流以及节流比对气液相分布的影响,获得了不同节流比V锥流量计的压力恢复长度,主要结论如下:

(1)气液两相流流经V锥后,其流动状态可能发生转变,节流比越小,来流的变化也越明显,V锥下游的相分布特征与来流流型密切相关。流态的变化会直接影响V锥流量计内的压力分布。

(2)对于光滑分层流和波状分层流,在锥体喉部加速的影响下,下游管道上壁面有液滴或液膜出现,且在一定条件下,V锥下游可转变为环状流,弹状流流经V锥后,则转变为气核中夹带大量液滴的环状流,V锥对环状流气液相分布影响较小。

(3)气液两相流条件下V锥流量计所需的压力恢复长度与单相流体相比较短。对于本文研究的4种节流比的V锥流量计,节流比为0.45时,高含气率条件下下游压力在6D处可以恢复,部分工况条件下下游压力在3D处即可恢复;节流比为0.55、0.65和0.75时,压力在下游3D处即可恢复。



本文地址:http://www.vzhuiliuliangji.net/hyzx/142.html

相关产品


上一篇:高含气率条件下V锥流量计的压力恢复特性(1) 下一篇:v锥流量计在水蒸气流量计中的应用

大泉(上海)自动化科技有限公司 地址:上海市嘉定区汇贤路758号9幢   主营:v锥流量计一体化v锥流量计