[发明专利]一种用于研究起伏管线携液的实验装置

说明书

本发明提供了一种用于研究起伏管线携液的实验装置，包括气相供给系统、实验管路系统和测量系统。气相供给系统包括依次管路连接的空气压缩机、气体缓冲罐和混合器。实验管路系统包括在混合器后依次通过法兰管路连接的进液管道、U型管和出液管道。测量系统包括气体流量计、压力传感器、若干压差传感器、温度传感器、光源和高速摄像机。本发明可实现实验室条件下对起伏管线携液的流动规律以及压降特性的研究，对数值模拟结果进行实验验证，完善气体携液的流动机理，同时结合流型和压降对气体携液能力展开研究，具有灵活性强，占用空间小和便于操作等优点。

技术领域

本发明涉及油气输送领域，尤其涉及一种用于研究起伏管线携液的实验装置。

背景技术

近年来，随着对清洁能源需求的不断扩大，越来越多的天然气得到使用。而对天然气的输送最常用的方法就是管道输送，管道输送具有连续高效和安全稳定的特点，在天然气资源开发和输送过程中发挥着重要作用。输送过程中因环境等因素会在管道中产生积液尤其是在起伏管线的位置。积液的产生会影响天然气的输送甚至会生成天然气水合物堵塞管道危害管道安全，因此需要对积液进行排除并提高输送效率。螺旋流同时存在轴向及切向速度分量，且切向速度的作用不能忽略，在燃烧技术、水力输送、旋风分离、射流技术、气力输送等方面应用广泛。综上螺旋流也可以应用于起伏管线的携液领域，以减少管道堵塞，确保油气的安全输送。

目前，对起伏管线携液的研究主要集中在流速和携液量方面，未将流型和压降考虑进去，缺乏完整和严谨性。因此，设计一种用于研究起伏管线携液并且兼顾流型、压降的实验装置，对于研究起伏管线携液的流动规律应用具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种具有可视化的起伏管线，便于在实验中记录管线内部流型、压降，便于研究起伏管线携液的流动规律的一种用于研究起伏管线携液的实验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于研究起伏管线携液的实验装置，包括气相供给系统、实验管路系统和测量系统。

所述的气相供给系统包括依次管路连接的空气压缩机、气体缓冲罐和混合器。

所述的实验管路系统包括在混合器后依次通过法兰管路连接的进液管道、U型管和出液管道，所述的进液管道、U型管和出液管道均为透明材质。透明材质可便于流型的观察和记录。所述的进液管道与出液管道为水平管路，U型管包括对称设计的下倾段和上倾段，U型管下倾段前开有注水孔，进液管道内固定有起旋器，所述的实验管路系统还包括供U型管浸入的开口透明水箱，开口透明水箱内灌注有水且水深没过U型管的下端。在记录流型时，开口透明水箱内注满水可用于拍摄时减少管路带来的误差。

所述的测量系统包括气体流量计、压力传感器、若干压差传感器、温度传感器、光源和高速摄像机；所述的气体流量计位于气体缓冲罐与混合器之间的管路上，用于计量从气体缓冲罐出来的气体流量；所述的压力传感器位于进液管道上，且位于进液管道安装起旋器管路之前，用于测量系统的压力值；所述的压差传感器则分别位于U型管的下倾段、上倾段和出液管道所对应位置处，用于测量一定距离的压差值；所述的温度传感器则设置在出液管路中段位置处，用于测量系统的温度；所述的光源对应设置在U型管后方，高速摄像机则与光源对应并置于开口透明水箱前方，用于捕捉实验管段动态的流动特性，以分析其流动规律。

在上述方案中，通过气相供给系统、实验管路系统和测量系统的配合，可通过高速摄像机拍摄起伏管线中的携液图像，同时由于实验管路采用多段式的连接，可根据需要跟换实验管段进行实验。

进一步的，为了便于支撑整个实验装置，所述的实验管路系统下设有用于支撑实验管路系统的平台系统；所述的平台系统包括分别对应进液管道和出液管道下方设置的支架，所述的支架上固定有实验平台，所述的实验平台上则固定有支撑进液管道和出液管道的管托；进液管道下方的支架与出液管道下方的支架之间则连接有与U型管开口方向相对的U型支架。