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3.7多相流体的流量测量

3.7.1 多相流的定义

所谓“相”,就是通常所说的物质的态。每种物质在不同的温度下可以有三种不同的物理状态,即固态、液态和气态,这也就是说任何物质都有三相,即固相、液相和气相。多相流就是在流体流动中不是单相物质,而是有两种或两种以上不同相的物质同时存在的一种运动。因此,两相流动可能是液相和气相的流动,液相和固相的流动或固相和气相的流动。也有气相、液相和固相三相混合物的流动,如气井中喷出的流体以天然气为主,但也包含一定数量的液体和泥沙,这是比两相流更复杂的一种流动。

各种液体混合在一起,有时可成为一种混合均匀的流体,如水和酒精的混合物,有的则不能,例如水和水银的混合物,后一种混合物的流动具有与两相流相似的特性。各种气体混合时都能混合均匀,成为一种单相气体,因此,各种气体的混合流动均属单相流。

3.7.2多相流体流量测量的任务

    两相流流量可分为两种,一种为两相混合物流量,也即两相流的总流量,另一种为各相的流量,各相流量之和就等于两相混合物流量。

要确定各相流量,不仅需测定两相混合物流量,还需测定两相中任一相在混合物中的含量。以气液两相流为例,要确定气相和液相的质量流量就需测定气液混合物的质量流量qm和气相的流量质量含量 Gm气相的流量质量含量,根据定义,等于气相质量流量qG与气液混合物质量流量qm之比。因此qG就等于qm Gm的乘积,而液相质量流量qL就等于qm和qG之差。所以要对气液两相流流量进行完整的测量,一般需要测定两个参数,即气液混合物流量qm和气相的质量流量含量 Gm

有些流量计如电磁流量计、超声流量计,其输出信号仅仅是体积流量,在用来测量两相流时,由于种种原因又未装设密度测量仪表,若知道轻相和重相的密度和流量体积比,可利用公式[41]计算出混合物平均密度,进而计算混合物和各相质量流量。

在实际的工程中,由于测量需要的多样性,有时只需测量两相混合物的质量流量或体积流量,有时只需测量轻相或重相的质量流量或体积流量,例如,湿蒸汽中的气相,油水混合物中的油。当然有时是因为测量装置在局限性或经济上的原因,只测量两相流中的部分参数。

 

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