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多相流动系统在自然界和工业过程中涉及的范围日趋广泛,应用也越来越重要,目前已成为国内外给予极大关注的前沿学科。多相流系统应用范围的广泛性促进了多相流领域研究工作的迅速发展,也使得多相流参数检测技术的研究具有重大意义。
多相流系统是一个复杂的非线性系统,由于多相流动中各相间存在着界面效应和相对速度,相界面在时间上和空间上都是随机可变的,所以其流动特性远比单相流系统复杂,其特征参数也比单相流要多。由于多相流的随机性和复杂性,致使多相流参数检测的难度很大,为此国内外均做了大量的研究工作。多相流参数测试技术在国际上属于一个急待发展的探索研究领域。
本课题是油气水多相流标准试验装置的设计及试验研究,在油气水多相流标准试验装置上完成对多相流量计的不确定度评价及其性能测试工作。该装置既可用于油气水多相流,也可用于气水两相流,也可用于油、气、水各单相流。旨在通过大量实验,用多相流标准试验装置来实现各种多相流流型调节和多相流流量量值的复现等问题,以便得到有关多相流的更多的规律性的东西,在检测多相流的领域中做出一些有意义的工作。
本文主要完成了以下工作:
1.多相流标准试验装置的设计。
我们确定了油气水多相流标准试验装置的设计方案,并将方案付诸实施,建成了多相流实验室。其中我们搭建了两个实验台,一个用于气水两相流试验,另一个用于油气水多相流试验。这是因为在做气水两相流试验时,当气水分离时气体可直接放空,水可以循环利用;而在做油气水多相流试验时,油水分离出的油相和水相必须经过处理,并且不能循环利用以免造成污染。
2.装置的流通能力计算。
通过对气相和水相流体的管路的阻力计算,得知水流量标准装置的瞬时流量可达到40m3/h,气体(空气)流量标准装置的瞬时流量可达到为120m3/h。
3.对装置不确定度的评价。
流量标准装置(容积法)的不确定度可达到0.1%;油、气装置(标准表法)的不确定度可达到0.5%。通过试验结果和计算得知,水流量标准装置(容积法)的不确定度可达到0.1%,气流量标准装置(标准表法)的不确定度可达到1%。