[发明专利]一种新型气液两相流体等干度分配装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体分配装置和方法，具体涉及一种新型气液两相流体等干度分配装置和方法。

背景技术

两相流体分配广泛存在于核能、石油、化工和动力等领域。主路两相来流分配到各个支路管道中使得各支路中气液比例保持一致，称为等干度分配。两相流体的等干度分配在很多情况下不仅与效率及经济性直接相关，更是与系统的安全可靠运行有密切的关系。因此，两相流体等干度的分配到各个支路是一项重要的技术。

目前，国内外主要运用的分配方法包括：对称分配法及分相组合法。

对称分配法的原理是力图在结构上做到完全对称，使两相流体进入各支路的流量相等从而实现等干度分配。例如美国专利US4505297、US5010910都是在这样的思想上设计的。但其缺点有，其一，结构完全对称，其支路各干度也不能保证完全的一致，因为保证分配结构对称的同时也要满足流型和流速分布对称才能使气相和液相均匀进入各支管，但流型和流速分布很难达到均匀，例如，美国专利US4505297在混合集箱中加入伞状隔板，美国专利US5010910在来流入口设置锥型混合器，即使这样，在实际中发现很难保证流型和流速分布的对称型；其二，各支路流量也需要对称，如果支路中有一只或几只管路损坏，对称性（结构对称性及流型流速分布对称性）受到影响使得分配效果变差。

分相组合法的原理是使两相流体先分离，各自进行分配后再组合。例如美国专利US5415195，US6250131，中国专利CN101402004A，CN102536182A。美国专利US5415195介绍了一种Splitigator分配器，其结构简单，利用三通的相分离原理把气液分离后再汇合输出，缺点是其支路出口干度无法调节，是一个固定值，另一个缺点是其无法把来流两相流体完全分配，也就是说为了达到它这样的分配效果，主路来流在分配后必须有剩余流量，分配效率受到限制。美国专利US6250131和中国专利CN101402004A都主要是利用管道和重力把来流两相流体先分成单相或近似单相流体，各自分配后再汇合达到等干度分配，但其缺点有：随着来流中流体的流量和流速的增大，尤其在主路管来流流型是环状流的情况下，气相速度很大，其携带液体的能力大大加强，同时液相的速度和动量也很大，使得液相变得不易改变流动方向，流体经过下降管的时候，液相很难完全进入下降管，单纯靠重力和下降管很难使气相和液相完全分开，气相管路中会携带大量的液相，从而影响了等干度分配效果，适应范围较窄，在实际现场使用中受到很大限制。中国专利CN102536182A是通过扩容作用，把两相来流全部引入大容器中利用重力使气相和液相自然分离，然后气相和液相各自分配后再组合达到等干度分配目的，但是其缺点也是明显的，要使全部来流在扩容罐中分离，扩容罐体积必然很大，设备笨重且材料消耗较多，对于高温高压蒸汽和水的两相流体来说，设备体积越大也就增加了其危险隐患。

发明内容

针对现有技术存在的以上不足，本发明的目的在于提供一种新型气液两相流体等干度分配装置和方法。本发明主要利用旋流装置和薄壁管把两相来流分成两部分，一部分为单相流体即单相气体或者单相液体，另一部分相对应为来流中的绝大部分液体伴随有一小部分剩余气体或者是来流中绝大部分气体伴随有一小部分剩余液体，前一部分直接进入气体收集箱或者液体收集箱，后一部分进入气液分离管，在气液分离管内气相和液相分离后分别汇入气体收集箱和液体收集箱，气相和液相在气体收集箱和液体收集箱中各自分配后再汇合输出，达到等干度分配的目的。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

一种新型气液两相流体等干度分配装置，包括主路管1，还包括和主路管1下游连通的气液分离管2，通过气液分离管2底部的下降孔19或出口管路5和气液分离管2连通的液体收集箱3，通过出口管路5，28和气液分离管2连通的气体收集箱6，所述液体收集箱3均匀对称的引出多个液相支路4，气体收集箱6均匀对称的引出多个气相支路7，气相支路7和其对应的液相支路4在同一竖直平面上，并通过汇合三通8与输出管9连通，所述输出管9的水平高度与主路管1保持一致；在所述主路管1和气液分离管2内部或气液分离管2内部安装有薄壁管16，在所述主路管1内和薄壁管16内或薄壁管16内或主管路1内安装有旋流装置15。