[发明专利]一种测量气-液两相流系统带液量的装置及方法

权利要求书

1.一种测量气-液两相流系统带液量的装置，其特征在于，包括：

加热模块：设于气-液两相流系统出口，对气-液两相工质进行加热，以输出气态饱和或气相过热状态的工质；

压力测量模块：设于加热模块出口，测量加热模块出口工质的压力；

温度测量模块：设于加热模块出口，测量加热模块出口工质的温度；

流量测量模块：设于加热模块出口，测量加热模块出口工质的流量；

数据处理及显示模块：根据压力测量模块和温度测量模块所反映的加热模块输出工质的状态，结合加热模块出口工质的质量流量和此时的加热功率进行运算处理，获得气-液两相流系统的带液量并将结果进行显示。

2.如权利要求1所述的测量气-液两相流系统带液量的装置，其特征在于，所述的加热模块的加热功率可调，调节其加热功率使工质在加热模块出口达到气相饱和或气相过热状态，并将此时加热模块的加热功率传输到数据处理及显示模块。

3.如权利要求1所述的测量气-液两相流系统带液量的装置，其特征在于，所述的压力测量模块和温度测量模块能够将其检测到的压力信号和温度信号转换成数字信号，并进行显示。

4.如权利要求1所述的测量气-液两相流系统带液量的装置，其特征在于，所述的加热模块为电加热装置。

5.如权利要求1所述的测量气-液两相流系统带液量的装置，其特征在于，所述的压力测量模块为压力传感器，温度测量模块为温度传感器，所述的流量测量模块为质量流量测量模块或体积流量测量模块。

6.如权利要求5所述的测量气-液两相流系统带液量的装置，其特征在于，所述的压力传感器为压敏电阻压力传感器，温度传感器为热电偶传感器或铂电阻传感器，质量流量测量模块为质量流量计，体积流量测量模块为体积流量计。

7.如权利要求1所述的测量气-液两相流系统带液量的装置，其特征在于，加热模块输出气态饱状态的工质时，数据处理及显示模块获得气-液两相流系统的带液量的计算为：α＝W/(m·γ)；其中α为带液量，γ为气-液两相流系统工质在加热模块出口压力P下的气化潜热，W为加热功率，m为加热模块出口工质的质量流量。

8.如权利要求1所述的测量气-液两相流系统带液量的装置，其特征在于，加热模块输出气相过热状态的工质时，数据处理及显示模块获得气-液两相流系统的带液量的计算为：α＝[W-m(h-h_o)]/(m·γ)；其中α为带液量，γ为气-液两相流系统工质在加热模块出口压力P下的气化潜热，W为加热功率，m为加热模块出口工质的质量流量，h为加热模块出口过热气体工质对应状态参数（T、P）下的比焓，h_o为气-液两相流系统工质在加热模块出口压力P下对应饱和状态气体工质的比焓。

9.一种测量气-液两相流系统的带液量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在气-液两相流系统的出口设置加热功率可调的加热模块对气-液两相工质进行加热，通过调节加热模块的加热功率使得输出气态饱和或气相过热状态的工质；

2）在加热模块的出口设置压力测量模块和温度测量模块分别测量加热模块出口工质的温度T和压力P，判断其是否达到气相饱和或气相过热状态；如果工质在加热模块出口仍处于气液两相状态，则增大加热功率，直到工质在加热模块出口达到气相饱和或气相过热状态，记录此时的加热功率W；

在加热模块的出口设置流量测量模块，测量加热模块出口工质的流量；

3）数据处理及显示模块根据压力测量模块和温度测量模块所反映的加热模块输出工质的状态，通过以下计算得到气-液两相流系统的带液量：

当加热模块出口工质为气相饱和状态时，带液量α＝W/(m·γ)；其中α为带液量，γ为气-液两相流系统工质在加热模块出口压力P下的气化潜热，W为加热功率，m为加热模块出口工质的质量流量；

当加热模块出口工质为气相过热时，带液量α＝[W-m(h-h_o)]/(m·γ)；α为带液量，γ为气-液两相流系统工质在加热模块出口压力P下的气化潜热，W为加热功率，m为加热模块出口工质的质量流量，h为加热模块出口过热气体工质对应状态参数（T、P）下的比焓，h_o为气-液两相流系统工质在加热模块出口压力P下对应饱和状态气体工质的比焓。

10.如权利要求9所述的测量气-液两相流系统的带液量的方法，其特征在于，所述的加热模块的加热功率的调整为：

首先，根据气-液两相流工质所能达到的最大带液量，计算出液相成分由液相转化为气相所需的理论热量；

然后，以理论加热量为基准，加热模块对气-液两相工质进行加热，测量加热模块出口工质的温度T和压力P，判断气流是否达到气相饱和或气相过热状态；

如果工质在加热模块出口工质达到气相饱和或过热状态，记录此时加热功率W；如果工质在加热模块出口工质仍处于气液两相状态，则增大加热功率，直到工质在加热模块出口工质达到气相饱和或气相过热状态，记录加热功率W。