[发明专利]节流式湿蒸汽两相流热量计

说明书

本发明涉及一种流体热量计，特别涉及一种湿蒸汽两相流热量计。

在石油化工、热能动力、地热开发及采热利用等工程技术领域中经常遇到湿蒸汽两相流动过程。湿蒸汽两相流体的载热量是一个重要参数，如何精确测量湿蒸汽两相流体的载热量是汽液两相流动研究中的一个重要课题。例如，在稠油开发中，精确计量注入各油井湿蒸汽两相流体的载热量是稠油注汽热采工艺的一项关键技术，对提高原油产量和经济效益具有十分重要的意义。在供热系统、地热开发和余热利用中，也迫切需要结构简单、造价低廉、工作可靠的湿蒸汽两相流体热量计量仪表。

在现有的湿蒸汽两相流计量方法中，人们通常采用两种特性不同的测量元件组合在一起，先测出湿蒸汽两相流体的流量和干度，然后再算出两相流体的载热量，例如γ射线密度计与其它常规流量计组合法，扰流子与文丘利管组合法，节流元件与多孔动压探针组合法、孔板与文丘利管组合法等（文献：①中国专利CN86207384;②中国专利CN86203508）。这些方法大多成本太高，难以推广，而且由于两相流双参数测量的复杂性，使其测量精度很低，对高压湿蒸汽两相流的测量尤为困难。

本发明的目的在于克服上述测量方法中的缺点，提出了一种节流式湿蒸汽两相流热量计，采用单个节流元件就可根据具体的应用对象实现对各种压力和干度条件下的湿蒸汽两相流体载热量及其折算干饱和蒸汽流量的精确计量。

由大量的高压汽水两相流室内试验及油田现场试验得出湿蒸汽两流通过节流元件的压差可用下式精确计算：

△P= (M²)/(2ρ_l(αmA)²) ｛1+( (ρ₁)/(ρ_g) -1)［BX(1-X)+X²］｝……（1）

式中：△P-节流元件前后的压差;

M-湿蒸汽流量;

X-湿蒸汽干度;

ρ_l-饱和水密度;

P_g-饱和汽密度;

α-节流元件流量系数;

m-节流元件开孔截面比;

A-湿蒸汽管道截面积;

B=a+b (ρ_l)/(P_g) ，其中a、b为试验常数。

由式（1）可知，当节流元件确定后，节流元件前、后的压差△P取决于湿蒸汽的流量M、干度X及压力。

湿蒸汽的载热量：Q＝（i_l+rx）M……（2）

式中：Q-湿蒸汽的载热量;

i_l-饱和水焓;

r-汽化潜热。

由式（2）可知，湿蒸汽的载热量Q亦取决于湿蒸汽的流量M、干度x及压力。

将式（1）代入式（2）得：

Q = amA 2 Δ P ρ l ( i l + rX ) 2 1 + ( ρ l P g - 1 ) [ BX ( 1 - X ) + X 2 ] ]]>