[发明专利]基于强制环状流技术的湿气流量实时测量装置及方法

权利要求书

1.基于强制环状流技术的湿气流量实时测量装置的测量方法，其特征在于，

所述基于强制环状流技术的湿气流量实时测量装置，包括进口管道(1)、位于进口管道(1)内部的旋流器(2)、位于旋流器(2)下游且与进口管道(1)同轴心的文丘里喷嘴(3)、位于旋流器(2)和文丘里喷嘴(3)之间的进口管道(1)管壁上的中心引压管(4)和文丘里喷嘴上游壁面引压管(5)、位于进口管道(1)管壁上并与文丘里喷嘴(3)的喉部连通的文丘里喷嘴喉部壁面引压管(6)、测量中心引压管(4)和文丘里喷嘴上游壁面引压管(5)之间的径向离心差压的差压传感器Ⅰ(9)、测量文丘里喷嘴上游壁面引压管(5)和文丘里喷嘴喉部壁面引压管(6)之间的轴向节流差压的差压传感器Ⅱ(10)；

所述基于强制环状流技术的湿气流量实时测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：湿气来流由进口进入上述基于强制环状流技术的湿气流量实时测量装置，经旋流器(2)作用，液相在管壁侧以液膜或液环的形式流动，而气相则汇集到管道中心侧以气核的形式流动，进而将湿气流型重整为强制环状流；

通过差压传感器Ⅰ(9)测量中心引压管(4)和文丘里喷嘴上游壁面引压管(5)之间的径向离心差压ΔP_r，通过差压传感器Ⅱ(10)测量文丘里喷嘴上游壁面引压管(5)和文丘里喷嘴喉部壁面引压管(6)之间的轴向节流差压ΔP_z；

步骤二：由公式求得轴向节流差压与径向离心差压的比值M；

步骤三：由公式求得湿气条件下气相流量的初始虚高Φ＝Φ₀；其中a₁＝0.8932，b₁＝0.0376，c₁＝1.2650，d₁＝-0.0386，n₁＝0.0086；

步骤四：由单相流体流过文丘里时的质量流量计算公式及公式得到气相质量流量W_g＝W_g0；式中C_d为流量系数，可由实际工况标定；ε为热膨胀系数；ρ_g为气相密度；β为节流比，喉部直径d与入口直径D之比；

步骤五：由气相弗劳德数的计算公式得到弗劳德数Frg；式中，ρ_l为液相密度；g为重力加速度，D为入口管径；

步骤六：将气相弗劳德数Frg和步骤二计算的M数带入公式求得湿气条件下气相的虚高Φ；式中a₁＝0.8932，b₁＝0.0376，c₁＝1.2650，d₁＝-0.0386，m₁＝-1.6790，n₁＝0.0086；

步骤七：重复步骤四计算气相质量流量W_g＝W_g1，若时，则W_g＝W_g1，并由公式求得液相质量流量W_l，其中a₂＝-0.9537，b₂＝0.2744，c₂＝0.1602，d₂＝0.0430，m₂＝-0.0518，n₂＝0.2756，终止计算程序；若时，重复步骤五、六、七。

2.根据权利要求1所述的基于强制环状流技术的湿气流量实时测量装置的测量方法，其特征在于，所述旋流器(2)由四～八个螺旋叶片或直叶片圆周布置；叶片外缘与进口管道(1)内壁紧密接触。

3.根据权利要求1或2所述的基于强制环状流技术的湿气流量实时测量装置的测量方法，其特征在于，所述旋流器(2)与文丘里喷嘴(3)之间的距离为1～2倍的进口管道(1)内径。

4.根据权利要求1所述的基于强制环状流技术的湿气流量实时测量装置的测量方法，其特征在于，所述中心引压管(4)为倒L型，且中心引压管进口(4.1)开口方向朝向文丘里喷嘴(3)方向，并且中心引压管进口(4.1)的中心轴线与进口管道(1)中心轴线重合。

5.根据权利要求1所述的基于强制环状流技术的湿气流量实时测量装置的测量方法，其特征在于，所述文丘里喷嘴上游壁面引压管进口(5.1)中心轴线与中心引压管进口(4.1)的端面相重合。