[实用新型]一种用于两相流检测的长喉颈文丘里管及检测装置

说明书

技术领域

本新型属于气液两相流检测设备，具体的说本实用新型涉及一种用于两相流检测的长喉颈文丘里管及检测装置。

背景技术

两相流动比单相流动要复杂得多，这与两相的分布状况和流动型态有关。同样的相含率下两相分布状态不同,其流体力学特性和传热传质特性也会不同,而且在同一两相流系统中两相的相界面和相分布是随着流动过程不断随机变化的,这使得两相流动特性更加复杂多变，因此两相流的流动型态严重影响到对两相流的测量。

差压式流量计是两相流测量中应用最为广泛的流量计之一，是目前公认的在两相流动各流型下都能稳定的工作的一种流量计。它以分相或是均相模型为基础，建立流量与压力降的关系。其中研究历史最长的为节流式差压流量计，差压式的方法基本都见于节流式流量计。该流量计具有安装方便，工作可靠等优点，并在多年的研究过程中，形成了成熟的国际标准，目前很多厂家推出的多相流测量系统中都含有差压流量计。广泛应用的节流式差压流量计有孔板、文丘里管以及V锥流量计。

流体流经管道内的孔板节流装置，在孔板附近造成局部收缩，节流件前后便产生了压力降，即差压，差压信号与流量大小有关。在孔板流量计的设计上面有过许多改进，日本SONIC公司设计开发了一种在流量计算机上就可以对量程比的范围进行选择的孔板流量计，与传统孔板流量计相比，对测量范围进行了扩展；新研究的新型智能孔板流量计，将温度和压力信号直接送入现场流量计算机之中，根据流量变化而对温度和压力自动作出补偿。

北京航空航天大学的徐立军利用长喉颈文丘里管提出基于分相流模型的湿气测量模型；天津大学的张强等利用长喉径文丘里管用于气液两相流测量，建立了双差压湿气流量测量模型。利用一种节流装置配合其他传感器进行组合测量的方法也得到了大量的研究，黄志尧等采用文丘里管结合电容层析成像技术对油气两相流进行有效测量；徐英等利用内锥和文丘里组合的方式提出了湿气测量虚高模型。

基于文丘里管测量单相流量或均相流量的研究已较成熟，结合其他测量手段的组合测量方式的可行性也得到了论证。但由于两相流系统的流动状态非常复杂，其流量在瞬时并非一较稳定的值，流量测量非常依赖流型的识别，测量模型的建立也要建立在流型识别的基础上。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于两相流检测的长喉颈文丘里管及基于这种长喉颈文丘里管的两相流检测装置，以解决利用文丘里管测量两相流流量时的流型识别问题。

本实用新型的目的之一是这样实现的：

一种用于两相流检测的长喉颈文丘里管，其整体为一个长喉颈文丘里管,所述文丘里管由前至后分为前直管段、收缩管段、长喉颈段、扩张管段和后直管段；在前直管段上距离收缩管段入口0.5D的位置开有第一取压孔，在长喉颈段上距离收缩管段出口0.5d的位置上开有第二取压孔；所述D为前直管段与后直管段的内径，所述d为长喉颈段的内径；

长喉颈段的管体分为前段不锈钢管、中段嵌套管和后段不锈钢管，所述中段嵌套管为双层结构，分别为密封接触的不锈钢管外壁和石英玻璃管内壁，在不锈钢管外壁上开设有4个距离收缩管段出口2d距离的圆形窗口，4个圆形窗口两两相对并呈十字型分布。

所述的用于两相流检测的长喉颈文丘里管，节流比0.4≤d/D≤0.7；前直管段长度为L₁，后直管段长度为L₂，长喉颈段长度为l，L₁≥1.5D，L₂≥D，l=4d；收缩管段锥角为α，扩张管段锥角为β；35°≤α≤45°，15°≤β≤25°。

本实用新型的目的之二是这样实现的：

基于所述长喉颈文丘里管的两相流检测装置，所述长喉颈文丘里管的第一取压孔和第二取压孔与差压变送器相连，所述长喉颈文丘里管的圆形窗口与近红外探测器相连，所述近红外探测器有两组近红外发射探头和接收探头并各布置于一组相对的圆形窗口上。

本实用新型在已有文丘里管差压流量计的基础上进行优化设计。同时，通过合理的结构设计，充分发挥了文丘里管与近红外光谱技术在各自测量方式上的优势，使两种测量手段在结合方式上更加合理有效，解决了基于文丘里管的两相流流量不分离测量。通过基于文丘里管的差压测量与基于近红外光谱的相含率测量相结合的组合测量方式，通过近红外光谱技术识别两相流流型并估算两相流分相含率，为文丘里管测量分相流量并建立不同流型下的流量测量模型提供保障，解决了文丘里管测量两相流流量时流型识别的问题。

附图说明

图1是长喉颈文丘里管的整体结构图。