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【技术】文丘里式流量计多相流动的计量方法

时间:2024-05-17 11:17:28 点击:100次

文丘里式流量计具有计量准确,流体在流动过程中能量损失小,性能稳定便于后续的维护修理方便等诸多优点,因此在石油化工、冶金、军工等各个行业有着极为广泛的应用。通常文丘里式流量计因其结构简单,可以直接安装在气液两相或者多相流的输运管线上,并且内部流动介质在不分离情况下借助先进的探测仪器进行测量,从而极大简化了生产流程,减少使用设备,降低生产成本。在对文丘里管进行数值模拟研究时,国内外众多学者对其结构与空化现象的关联进行了研究分析,发现当文丘里管喉部周长与面积比值较大时,文丘里管内的气体积分数越大。

2009年英国人HASAN等使用“文丘里管+电导”当作重要检测元件,采取实验与理论结合的方法,解析探究了文丘里管内的气水二相流动。在国内,天津石化有限公司已经对使用于文丘里皮托管流量计实现多相流动的计量方法开展了数据分析研发。李恩贵等进行分析研发了环境温度变化对文丘里管流速系数的负面影响。张丛林等研发了应用于重油流量计量的智能流量计。

罗凯凯对文丘里管进行了气液固三相模拟计算,对粒径、液体黏度、固体颗粒浓度等参数对于磨损的影响进行了研究。CHEN发现局部颗粒浓度和颗粒沉积与流动有直接关系,在某些情况下,尽管总颗粒浓度较低,但由于流型的原因,局部颗粒浓度可能较高,从而影响磨损。OKA等提出的磨损模型,粒径尺寸影响达到0.19次方。CHEN等研究表明,空化活性往往随着粒径的增大而降低,气泡倾向于与颗粒相互作用,这意味着大颗粒很可能与多个气泡聚结,形成与该颗粒相互作用的单个气泡。

虽然近年来国内外大量学者对流量计进行了大量的研究,但是对其表面由于固液两相流造成的磨损形成破坏的过程和内部机理研究较少。本研究运用CFD数值仿真计算方法,以文丘里式流量计过流部件内部固液两相流为研究对象,通过改变流量计内部的流动参数例如流量计进口速度、介质固体体积分数,固体颗粒粒径等,研究分析文丘里式流量计表面的磨损情况和DPM质量浓度分布情况,从而揭示文丘里式流量计流动规律和磨蚀情况,为文丘里式流量计的结构设计和预防磨损等提供理论参考。

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