[實用新型]一種氣液兩相流相含率控制及氣液兩相混合裝置

有效

• 申請號: 201420501333.8
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN204142465U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 盧加興;袁壽其;司喬瑞;周幫倫;駱寅
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01F1/74;G01N33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于多相流相含率測量和控制領域，尤其是一種氣液兩相流相含率控制及氣液兩相混合裝置。

背景技術

氣液兩相流廣泛存在于石油、化工、能源、動力、航空航天及制藥等工業領域，其混合方法、流型和相含率等參數的測量和控制對兩相流系統的運行監控、過程控制及安全保證等具有十分重要的意義。由于氣液兩相流動的復雜性，如何實現氣液兩相流有效的混合及相含率測量和控制一直以來是科學研究和工業應用領域中長期未能得以很好解決的難題。

關于兩相流中各參數的測量和兩相流混合方法國內外學者進行了大量有意義的研究。例如，中國專利CN101556234A公開了一種氣水兩相流多參數測量方法和裝置，根據節流元件獲取壓差、電導傳感器獲取電導信號、壓力變送器獲取壓力及溫度變送器獲取的溫度得到氣水兩相流的流型、空隙率、干度和流量等參數。但該方法所涉及的元件多、成本高、操作復雜，且沒有闡述氣水兩相流的混合方法。中國專利CN102068928A公開了一種汽液兩相流混合器，采用具有內置相反旋向來福線的兩圓錐管來對兩相流進行充分混合，但該方法不能控制相含率及氣泡的均勻度。

實用新型內容

針對現有技術中存在不足，本實用新型提供了一種氣液兩相流相含率控制及氣液兩相混合裝置，不僅實現了裝置的結構簡單、成本低、易于制造、安全可靠等指標，更重要的是能夠精確地控制穩定狀態下氣液兩相的相含率，能將氣液兩相進行充分均勻混合。

本實用新型是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種氣液兩相流相含率控制及氣液兩相混合裝置，包括液體輸送管道、液體流量計、液體流量調節閥門、氣體輸送管道、氣體流量調節閥門、氣體流量計、氣液兩相流混合器和輸出管道；所述液體流量計和液體流量調節閥門安裝在液體輸送管道上；所述氣體流量調節閥門和氣體流量計安裝在氣體輸送管道上；所述的氣液兩相流混合器為雙層圓筒結構，內層筒壁上設置有沿圓周方向和軸向均勻布置的內圈進氣孔，外層筒壁上設置有第一外圈進氣孔，所述液體輸送管道與氣液兩相流混合器的第一外圈進氣孔連接，所述液體輸送管道和輸出管道分別與氣液兩相流混合器的內筒兩端連接。

進一步地，所述氣液兩相流混合器外層筒壁上還設有第二外圈進氣孔，所述氣體流量計與氣液兩相流混合器之間的氣體輸送管道上還連接有氣體分流管路，所述氣體分流管路的另一端與氣液兩相流混合器的第二外圈進氣孔連接。

進一步地，所述的第一外圈進氣孔和第二外圈進氣孔沿管道軸線對稱布置。

進一步地，所述的氣液兩相流混合器為透明有機玻璃制成，通過法蘭與液體輸送管道、輸出管道連接。

進一步地，在氣體輸送管道上還設置有一止回閥，所述止回閥位于氣體流量計和氣液兩相流混合器之間。

進一步地，所述輸出管道與氣液兩相流混合器之間還連接有錐管，所述錐管的上下游管徑比不小于2:1。

進一步地，所述錐管與輸出管道之間還連接有氣泡調節器，所述氣泡調節器的截面上設置有蜂窩狀小孔，所述蜂窩狀小孔的軸向長度不小于輸出管道的管路管徑。

進一步地，所述氣泡調節器的材料為塑料或有機玻璃或金屬，通過法蘭與錐管和輸出管道連接，所述蜂窩狀小孔通過鑄造或鉆孔制成，緊鄰所述氣泡調節器的輸出管道為有機玻璃制成的。

在上述解決方案中，在氣液兩相流混合之前，通過液體流量調節閥門和液體流量計控制和測量液相的流量，通過氣體流量調節閥門和氣體流量計所調節和測量氣相的流量，從而精確地控制穩定狀態下氣液間的相含率；在氣體輸送管道上設置止回閥，防止液體輸送管路的壓力過大而使液體進入氣體輸送管路，破壞氣體壓縮機；氣液兩相流混合器采用雙層圓筒結構，使所述氣體輸送管道的氣相首先進入兩層圓筒之間的夾層，然后再通過內層筒壁上的內圈進氣孔進入內層筒內，與液相混合，一方面是為了使氣泡均勻的進入液體流道中，而不對流動造成較大影響，另一方面也可以增加氣泡數量，使得氣泡與液體充分均勻混合。在外層筒壁上設置兩個外圈進氣孔，能夠使位于兩層圓筒之間的夾層的氣相的壓強分布更均勻，進一步提高氣液兩相混合的效果。在氣液兩相混合器與氣泡調節器之間設置一錐管，使得密度相對小而浮于液體上部的氣泡具有一定的徑向速度而向管道中心的主流區匯聚；在氣泡調節器內設置蜂窩狀小孔，蜂窩狀小孔的軸向長度不小于輸出管道的直徑，是為了提供足夠的空間讓通過小孔的氣泡能相互獨立開來，并且更加均勻。