[發明專利]一種高溫高壓下氣液兩相流體干度測量系統及方法在審
| 申請號： | 201910448022.7 | 申請日： | 2019-05-27 |
| 公開（公告）號： | CN110133015A | 公開（公告）日： | 2019-08-16 |
| 發明（設計）人： | 趙于;劉紅楊;胡曉瑋 | 申請（專利權）人： | 陜西科技大學 |
| 主分類號： | G01N23/12 | 分類號： | G01N23/12 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責任公司 61200 | 代理人： | 李紅霖 |
| 地址： | 710021 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 兩相流體 垂直管 準直器 光電倍增管 干度 流體 射線 放射源 干度測量 高溫高壓 出氣 含氣率 后置 前置 射出 氣液兩相流體 無干擾數據 測量公式 計算公式 流體流動 在線測量 計算式 純氣 純液 射入 測量 保證 | ||
1.一種高溫高壓下氣液兩相流體干度測量系統，其特征在于，包括放射源(1)、前置準直器(2)、垂直管(3)、后置準直器(4)和光電倍增管(5)；
放射源(1)和前置準直器(2)放置在垂直管(3)的一側，后置準直器(4)和光電倍增管(5)放置在垂直管(3)的另一側；
放射源(1)產生的射線經過前置準直器(2)后，從垂直管(3)一側射入，再從垂直管(3)另一側射出，射出的射線經過后置準直器(4)后進入光電倍增管(5)。
2.根據權利要求1所述的高溫高壓下氣液兩相流體干度測量系統，其特征在于，放射源(1)選取伽馬射線放射源(1)。
3.根據權利要求2所述的高溫高壓下氣液兩相流體干度測量系統，其特征在于，伽馬射線放射源(1)采用Cs-137。
4.根據權利要求1所述的高溫高壓下氣液兩相流體干度測量系統，其特征在于，垂直管(3)中通入的流體為純氣相流體、純液相流體或氣液兩相流體。
5.采用權利要求1～4任意一項所述的高溫高壓下氣液兩相流體干度測量系統測量干度的方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)在垂直管(3)一側安裝好放射源(1)和前置準直器(2)，在垂直管(3)另一側安裝好后置準直器(4)和光電倍增管(5)；
2)在垂直管(3)的通道內中分別通入純氣相流體、純液相流體和氣液兩相流體，放射源(1)產生的射線經過前置準直器(2)后，從垂直管(3)一側射入，再從垂直管(3)另一側射出，射出的射線經過后置準直器(4)后進入光電倍增管(5)；
測出到達垂直管(3)前壁的射線強度I0；再分別測出純氣相時光電倍增管(5)探測到的射線強度(Id)g，純液相時光電倍增管(5)探測到的射線強度(Id)l，氣液兩相流體時光電倍增管(5)探測到的射線強度Id；
3)當射線與氣液兩相流體垂直接觸時，將測得的數值代入下列的氣液兩相流體截面含氣率測量公式：
當射線與氣液兩相流體水平接觸時，將測得的數值代入下列的氣液兩相流體截面含氣率測量公式：
α為氣液兩相流體截面含氣率，根據Armand計算式將α轉化為氣液兩相流體體積含氣率β后，代入干度計算公式即可求出氣液兩相流體的干度。
6.根據權利要求5所述的測量干度的方法，其特征在于，氣液兩相流體截面含氣率測量公式的推導過程具體為：
根據射線穿過流體時以指數函數衰減的規律，可得下列計算公式：
其中，μ`為垂直管(3)管壁材料線性吸收系數，μg為氣相物質線性吸收系數，μl為液相物質線性吸收系數，e代表自然對數；
當垂直通道內為純氣相時，則：
其中，當垂直通道內為純液相時，則：
聯立式(2)與(3)可得：
將式(2)、(3)及(4)帶入式(1)可得：
當射線與氣液兩相流體垂直接觸時，從公式(5)推導出：
當射線與氣液兩相流體水平接觸時，從公式(5)推導出：
7.根據權利要求5所述的測量干度的方法，其特征在于，干度計算公式為：
式中，x為氣液兩相流體干度；β為氣液兩相流體體積含氣率；ρL為液相密度；ρG為氣相密度。
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