[發明專利]一種用于研究水平管氣液兩相螺旋流的實驗裝置

有效

• 申請號: 201910766519.3
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN110487508B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 劉雯;李華崢;王雪;王樹立
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明提供一種用于研究水平管氣液兩相螺旋流的實驗裝置，包括氣相供給系統、液相循環系統、及管路測量系統。空氣供給系統由空氣壓縮機、氣體緩沖罐、壓力表、氣體流量計及閥門等連接件組成。液相循環系統由水泵、水箱、液體流量計及閥門連接件組成。管路測量系統中實驗管段主要由透明管、透明方磚、起旋器等連接件組成。測量系統由測量儀表(壓力傳感器，溫度傳感器，壓差傳感器、流量傳感器及其電源)和高速攝像機組成。本發明可實現實驗室條件下對水平管氣液兩相螺旋流的流動規律、壓降特性、含氣率等的研究。對數值模擬結果進行實驗驗證，完善氣液兩相螺旋流的流動機理，此外，平臺的角度可以調節，實現對傾斜管道的氣液螺旋流研究。

技術領域

本發明屬于油氣輸送領域，具體的涉及一種用于研究水平管氣液兩相螺旋流的實驗裝置。

背景技術

螺旋流是指同時存在軸向及切向速度分量，且切向速度的作用不能忽略的流動。在燃燒技術、水力輸送、旋風分離、射流技術、氣力輸送等方面應用廣泛。除了單相螺旋流，兩相螺旋流的應用也十分廣泛，比如氣液分離、強化換熱、氣井排水采氣和地面攜液等領域的應用。近年來，隨著對清潔能源需求的不斷擴大，越來越多的天然氣得到使用。而對天然氣的輸送最常用的方法就是管道輸送，管道輸送具有連續高效和安全穩定的特點，在天然氣資源開發和輸送過程中發揮著重要作用。輸送過程中因環境等因素會在管道中產生積液影響天然氣的輸送甚至會生成天然氣水合物堵塞管道危害管道安全。因此需要對積液進行排除并提高輸送效率，螺旋流作為簡單高效的方法得以應用。

目前，對水平管氣液兩相螺旋流的研究中主要單獨對流型或壓降研究，缺乏將流型和壓降整合的研究，并且含氣率以及傾角的因素沒有被考慮。因此，設計一種用于研究水平管氣液兩相螺旋流并且兼顧流型、壓降、含氣率以及傾角的實驗裝置，對于研究氣液螺旋流的流動規律以及天然氣管道的攜液應用具有重要意義。

發明內容

本發明針對背景技術中的問題，提出一種用于研究水平管氣液兩相螺旋流的實驗裝置。

本發明的技術方案如下：

一種用于研究水平管氣液兩相螺旋流的實驗裝置，包括氣相供給系統、液相循環系統、管路測量系統及攝像系統。

氣相供給系統包括沿著進氣管路的氣體流動方向依次設置的空氣壓縮機、止回閥、氣體緩沖罐、氣體流量調節閥和氣體流量計。氣體緩沖罐設有彈簧式安全閥和壓力表。

液相循環系統包括沿著進液管路的液體流動方向依次設置的水箱、離心泵、液體流量調節閥和液體流量計。

管路測量系統包括氣液混合器、環路管線及檢測管線，氣液混合器的一端設有氣液混合器進液口和氣液混合器進氣口，另一端設有氣液混合流體出口(也即氣液混合器出口)，所述氣液混合器進液口與進液管路的出液口連接，所述氣液混合器進氣口與進氣管路的出氣口連接，所述氣液混合器出口通過第一三通管分別與環路管線的進口和檢測管線的進口連接，所述第一三通管與檢測管線連接的一端出口處設有壓力傳感器；所述環路管線上設有第一快關閥，環路管線的出口與所述水箱的進液口連接；所述檢測管線包括直形的有機玻璃管及沿著有機玻璃管內氣液混合流體流動方向依次設置在機玻璃管上的第二快關閥、第一透明方磚、第二透明方磚、第三透明方磚及第三快關閥；所述位于第二快關閥兩側的有機玻璃管上沿著有機玻璃管內氣液混合流體流動方向分別設有第一測壓孔，第一測壓孔為預留測壓孔，方便做對比實驗時測得起旋器上下游的壓降和第二測壓孔，第一透明方磚與第二透明方磚之間設有第三測壓孔，第二透明方磚與第三透明方磚之間設有第四測壓孔，第三透明方磚與第三快關閥之間設有第五測壓孔，第二測壓孔與第三測壓孔之間連接有第一壓差傳感器，第三測壓孔與第四測壓孔之間連接有第二壓差傳感器，第四測壓孔與第五測壓孔之間連接有第三壓差傳感器；所述有機玻璃管)的出口連接有第二三通管，所述第二三通管的進口處設有溫度傳感器，第二三通管的其中一個出口設有放空閥，第二三通管的另一個出口通過背壓閥與第一快關閥與水箱之間的環路管線連接；所述第二快關閥與第三快關閥可同步啟閉，且第二快關閥與第三快關閥同步開啟時第一快關閥同時處于關閉狀態，第二快關閥與第三快關閥同步關閉時第一快關閥同時處于開啟狀態。