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内锥流量计可膨胀系数与湿气测量特性的实验研究

作　者: 杨会峰
导　师: 徐英
学　校: 天津大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 内锥流量计可膨胀系数两相流湿气虚高模型
分类号: TH814
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 58次
引　用: 3次
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内容摘要

内锥流量计作为一种新出现的差压流量计,与传统流量计相比具有压力损失小、要求前后直管段短、抗脏污等独特优点。近几年成为国内外研究的热点。湿气作为气液两相流动的一种特殊形态,广泛存在于油气开采、蒸汽机发电等领域。国外对内锥湿气测量的研究刚刚起步,且主要针对高压下工况进行。本课题正是针对低压工况开展了研究。论文从内锥流量计可膨胀系数的研究入手,得到内锥流量计可膨胀系数半经验公式,并将其用于低压低L-M参数下的湿气测量研究。具体包括实验样机的设计,可膨胀系数研究实验平台的设计,根据实流实验拟合出内锥流量计可膨胀系数公式,内锥流量计湿气测量的实验,对实验结果分析,重点分析De Leeuw模型。设计了基于音速喷嘴的可膨胀系数气体实验内锥流量计的硬件与软件系统平台,由软件系统集数据采集、系统控制、参数显示、计算与记录、数据处理及显示、打印等功能于一体;加速了实验及实验数据处理。设计了内锥流量计可膨胀系数的实验方法,根据大量实流实验,拟合出了高精度的内锥流量计的可膨胀系数公式,并对现有经典节流装置可膨胀系数公式进行了比较分析。在低压低L-M参数的工况下进行了内锥流量计湿气测量实验。分析了液相含率、气相流速、节流比及压力参数对内锥流量计虚高特性的影响,并对其产生机理进行了分析。对已有湿气测量模型的适应性进行了比较。认为①有物理背景的湿气测量模型压力适用范围优于单纯拟合公式而不考虑物理背景的模型;②De Leeuw模型比较适合本工况条件下的湿气测量。根据实验数据对De Leeuw模型中的n值进行了深入分析,得出了各参数对n值的影响规律;最终确定了n值公式模型;并获得不同节流比虚高公式的预测误差:节流比0.45时基本小于1.5%,节流比0.55和0.65时基本小于1%。根据误差分析得出节流比为0.55时的预测误差最小,分散性最小,节流比增大或减小时信号分散性变大结论,并结合弗劳德数对其进行了解释。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 节流式流量计的研究及发展概况  8-11
    1.1.1 节流式流量计的发展历史  8-9
    1.1.2 内锥流量计的研究现状  9-11
  1.2 内锥流量计可膨胀系数研究现状  11-13
    1.2.1 经典节流式流量计可膨胀系数研究现状  12
    1.2.2 内锥流量计可膨胀系数研究现状  12-13
  1.3 两相流及湿气简介  13-16
  1.4 内锥流量计湿气测量现状  16-17
  1.5 本课题的主要工作及创新点  17-18
  本章小结  18-19
第二章内锥流量计可膨胀系数实验研究  19-44
  2.1 内锥式流量计的理论基础  19-22
    2.1.1 对不可压缩流体的流量测量  20
    2.1.2 对可压缩流体的流量测量  20-21
    2.1.3 影响可膨胀系数的因素分析  21-22
  2.2 内锥可膨胀系数研究的必要性及可行性  22-25
    2.2.1 内锥可膨胀系数研究的必要性  22-24
    2.2.2 内锥可膨胀系数研究的可行性  24-25
  2.3 内锥流量计实验样机的设计制作  25-26
  2.4 基于音速喷嘴的气体实验系统平台的开发  26-30
    2.4.1 正压法音速喷嘴气体实验系统装置基本原理简介  26-27
    2.4.2 内锥可膨胀系数研究实验平台的设计  27-30
  2.5 内锥流量计可膨胀系数的研究方法  30-33
    2.5.1 实验方法分析  30-31
    2.5.2 实验数据分析方法  31-33
  2.6 高精度内锥流量计可膨胀系数方程  33-42
    2.6.1 高精度内锥流量计可膨胀系数方程  33-36
    2.6.2 不同节流式流量计可膨胀系数方程的适应性比较  36-41
    2.6.3 气体实验的流出系数的研究  41-42
  2.7 误差来源  42-43
  本章小结  43-44
第三章内锥流量计湿气测量的理论基础  44-56
  3.1 湿气测量的特性参数  44-47
  3.2 内锥流量计湿气测量的基本原理  47-50
    3.2.1 节流式流量计湿气测量的虚高模型  47-48
    3.2.2 各参数对虚高影响  48-50
  3.3 经典节流式流量计湿气测量虚高模型  50-55
  本章小结  55-56
第四章低压低L-M参数下水平安装内锥流量计湿气测量研究  56-93
  4.1 气水两相流实验装置简介  56-59
  4.2 实流实验方法及步骤  59-63
  4.3 内锥流量计湿气实流实验结果  63-76
    4.3.1 液相含率对虚高的影响  63-64
    4.3.2 弗劳德数对虚高的影响  64-68
    4.3.3 节流比对虚高的影响  68-71
    4.3.4 工作压力对虚高的影响  71-76
  4.4 基于De Leeuw模型的内锥流量计虚高模型  76-92
    4.4.1 现有湿气虚高模型的比较  76-78
    4.4.2 误差分析  78-83
    4.4.3 基于De Leeuw模型的虚高模型建立  83
    4.4.4 弗劳德数和(1-χ)/χ对“n值”的影响分析  83-87
    4.4.5 “n值”公式及精度分析  87-89
    4.4.6 模型误差分析  89-91
    4.4.7 节流比的信号分散性的分析  91-92
  本章小结  92-93
第五章总结与建议  93-95
  一、总结  93-94
  二、建议  94-95
参考文献  95-99
发表论文和参加科研情况说明  99-100
致谢  100

内锥流量计可膨胀系数与湿气测量特性的实验研究

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