質(zhì)量流量計(jì)在氣液兩(liǎng)相測量中(zhōng)的應用分(fen)析
1 常見流(liú)體的測量(liàng)方法
1.1氣體流量(liàng)的測量方(fang)法
3種，工業發(fā)達國家質(zhì)量計量和(he)能量計量(liàng)兩種方法(fa)都在使用(yong)，而我國目(mu)前基本上(shang)以體積計(ji)量爲主。
1.2 液體流(liú)量的測量(liang)方法
1.3
氣液兩(liang)相流體的(de)流量測量(liang)從制造商(shāng)的資料可(kě)看出，有幾(jǐ)種儀表可(kě)用來測量(liang)離散相濃(nóng)度不高的(de)兩相流🍓體(ti)的流量，在(zài)實際應用(yòng)中也有一(yī)些成功應(yīng)用✍️的實例(lì)，但目前使(shi)用的流量(liàng)計都是在(zai)單相流動(dong)狀⛱️态下評(ping)定其測量(liang)性能，現在(zai)還沒有以(yǐ)單相流标(biao)定的流量(liang)計用來測(cè)量兩相流(liú)時系統變(bian)化的評定(dìng)标準，因此(ci)這樣的🚩應(ying)用究竟帶(dai)來🈲多大的(de)誤差還不(bu)很清楚，僅(jǐn)有一些零(líng)星的數據(ju)和一些定(dìng)性的分析(xī)。常用❗的氣(qì)液兩相流(liú)量測量儀(yí)器有：電磁(cí)✂️流量計、科(kē)氏力質量(liàng)流量計、超(chao)聲流⛹🏻♀️量計(jì)等。
1.4 科(kē)氏質量流(liú)量計的測(cè)量原理
1.4.1 科氏力(lì)的形成
由科氏(shì)加速度作(zuo)用産生科(kē)氏力。該加(jiā)速度是法(fa)國工程師(shī)科🔆裏👅奧利(li)斯在研究(jiu)水輪機的(de)機械理論(lùn)時發現的(de)。科氏力，是(shi)對旋轉體(tǐ)系中進行(háng)直線運動(dòng)的質點由(you)于慣性相(xiàng)對于旋轉(zhuan)體系産生(shēng)的直線運(yùn)動的偏移(yí)的一種描(miáo)述，科裏奧(ào)利力來自(zi)于物體運(yùn)動所具有(you)的慣性。
在旋轉(zhuǎn)體系中進(jin)行直線運(yùn)動的質點(diǎn)，由于慣性(xìng)，有沿著原(yuan)有運動方(fāng)向繼續運(yun)動的趨勢(shi)，但是由于(yú)體系本㊙️身(shēn)是旋轉的(de)，在🌈經曆了(le)一段時間(jian)的運動之(zhī)後，體系中(zhong)質點的位(wèi)置會有所(suǒ)變🏃🏻化，而它(ta)原有的運(yùn)動💃🏻趨勢的(de)方向，如果(guǒ)以旋轉體(tǐ)系☀️的視角(jiǎo)去觀察，就(jiù)會🥵發生一(yī)定程度的(de)偏離。
當一個質(zhi)點相對于(yu)慣性系做(zuò)直線運動(dong)時，相對于(yú)旋轉體系(xi)，其軌迹是(shi)一條曲線(xiàn)。立足于旋(xuan)轉體系，我(wo)🌈們認爲有(you)🏃🏻♂️一個力驅(qu)使質點運(yun)動軌迹形(xíng)成曲線，這(zhè)個力就是(shì)科裏奧利(li)力。
科(ke)裏奧利力(lì)的計算公(gōng)式爲：
F=2mVr×ω
式中
F爲科裏奧(ào)利力；
m爲質點的(de)質量；
Vrω爲旋轉體(ti)系的角速(su)度（矢量）；
×表示兩(liang)個向量的(de)外積符号(hao)（
Vr×ω：大小(xiǎo)等于
v·ω·sinθ
1.4.2 彎管流量(liàng)計的原理(li)
原理(li)上，當被測(cè)介質通過(guò)振動的測(ce)量管道時(shí)，科氏力能(néng)直接用于(yu)質量流量(liàng)的測量。測(ce)量管道經(jīng)常呈
U形如圖所(suo)示。管道用(yòng)剛性固定(ding)件支撐，并(bing)經激勵器(qì)
E沿
A-A\'軸産生(shēng)振動，形成(cheng)沿該軸的(de)一個旋轉(zhuǎn)參考系統(tǒng)。如果在入(rù)🧑🏾🤝🧑🏼口段觀察(cha)一小團流(liú)體，那麽它(tā)的質量元(yuan)流出固定(ding)端。該質量(liàng)元随管道(dào)半徑逐漸(jian)增大而作(zuo)圓弧軌迹(ji)運動。當彎(wan)管向上運(yun)動時，形成(cheng)一個方向(xiàng)朝🙇🏻下的科(kē)氏力。同時(shi)，觀察出口(kou)段⛹🏻♀️的狀态(tài)，質量元流(liú)入固定端(duan)。同樣産生(shēng)一個方向(xiàng)朝上的科(ke)氏力。由
BB-B\'B動(dòng)。在入口段(duan)和出口段(duàn)分别安裝(zhuāng)傳感器
S1和
S2檢測管道(dào)沿
A-A\'和(he)
B-B\'軸的(de)位移量。信(xin)号過零點(dian)的時間差(chà)事管道扭(niu)曲的檢🛀測(cè)量，它與👣通(tong)過管道的(de)質量流量(liàng)成正比。
科氏質(zhì)量流量計(ji)原理的結(jié)構
1.4.3 單(dān)直管流量(liàng)計的測量(liang)原理
兩端拉緊(jin)固定的測(ce)量管道是(shì)直徑
d和長度
l的钛合(he)金管。由安(an)裝在管道(dao)中間的振(zhèn)動裝置以(yi)一🌈階模式(shì)方式産生(shēng)振動。工作(zuò)頻率
fB=ωB/2π接近于一(yī)階頻率。在(zài)傳感器檢(jiǎn)測位置
±z=±l/3處，振動(dòng)幅度調整(zhěng)約爲
x±m（
±z）。如果(guǒ)流體質量(liang)元
m以(yǐ)速度
v流過由角(jiao)速度
ω振動的管(guǎn)道，那麽這(zhe)質量元就(jiu)會在管壁(bi)上産生科(ke)㊙️氏力，即
FC=2mv×ω在管道(dao)的前後半(ban)段上，除了(le)一階諧振(zhèn)外，還産生(shēng)作用🙇🏻力方(fang)形相反的(de)二階模式(shì)振動。一階(jiē)和二階模(mó)式振動的(de)疊加在時(shí)間上産生(sheng)
90°的相(xiàng)移。因此，當(dāng)管道中存(cun)在質量流(liú)量時，測量(liàng)管道産生(sheng)擺動🌈運
1.4.4
雙直(zhí)管質量流(liú)量計有
2根測量(liàng)管道、優化(hua)的流速分(fen)配器、
4個位移傳(chuán)感器和
2個電磁(ci)式振蕩驅(qu)動器組成(cheng)。其原理是(shì)：
22個位移(yí)傳感器所(suo)測到的位(wei)移正弦信(xìn)号無相位(wèi)差。
當(dang)有介質流(liu)過時，由于(yu)有科氏力(lì)
FC的作(zuo)用，測量管(guan)道有微小(xiao)的變形，從(cong)而使
2個位移傳(chuán)感器有相(xiang)位偏差。該(gai)相位偏差(cha)與科氏力(lì)
FC成正(zheng)比，即與流(liu)過測量管(guǎn)道的質量(liang)流量成正(zhèng)比。相當于(yu)
2個單(dan)直管質量(liàng)流量計軸(zhóu)向對稱地(dì)同步工作(zuò)。
2 科氏(shi)質量流量(liang)計的優缺(quē)點
2.1 科(kē)氏質量流(liú)量計的優(you)點
時(shí)間差與測(cè)量效應成(cheng)線性關系(xi)；直接測量(liang)質量流量(liàng)；測🏃♂️量儀還(hai)可附加檢(jiǎn)測流體密(mi)度
ρ 和(he)介質溫度(dù)
T ；測量(liàng)結果有很(hěn)高的精度(du)（典型的精(jīng)度：質量流(liú)量爲
±0.1%+ 末端值的(de)
±0.005% ；密度(du)
ρ爲
±0.5kg/m3；
ΔT爲(wei)
±0.05%+5℃
）；測量結果(guo)與壓力和(hé)溫度無關(guan)；測量結果(guǒ)與流體的(de)性👨❤️👨能（密度(dù)、黏度、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率）無關；測(ce)量結果與(yǔ)流速分布(bu)無關，即不(bu)需要特殊(shū)的入口引(yǐn)導管道，流(liu)✂️量計能測(cè)量真正的(de)質量流量(liang)平均值；出(chū)口端不需(xū)要施加反(fan)壓力，也就(jiù)不需要出(chū)口引導導(dao)管；安裝位(wei)置可以任(rèn)意選擇；可(ke)進行🌈雙向(xiang)測量；所有(yǒu)可加壓力(lì)🍓的介質都(dou)能測量，如(ru)液态和氣(qì)态介質，特(te)别是受污(wu)染有腐蝕(shi)性的介質(zhi)。
2.2 科氏(shì)流量計的(de)缺點
除了上述(shù)大量優點(diǎn)外，同樣也(yě)存在不足(zú)，如：流量計(ji)💔價格貴，複(fu)雜幾何形(xíng)狀的測量(liàng)管道使壓(ya)力損耗增(zeng)大；除單直(zhí)管外，有些(xie)流量計彎(wan)頭較多，很(hen)難清洗，而(ér)且自行排(pái)空能力差(chà)；測量管道(dào)的材料與(yǔ)被測介質(zhì)要注意它(tā)們的相容(rong)性；可測量(liàng)zui大的流量(liang)限制爲
680T/h
3 科氏(shì)質量流量(liàng)計在氣液(yè)兩相測量(liàng)中的應用(yòng)
科氏(shì)質量流量(liang)計的應用(yòng)已遍及幾(jǐ)乎所有工(gong)業領域💚。主(zhu)要原因🧑🏽🤝🧑🏻是(shi)高精度和(hé)大量程，這(zhè)是大多數(shu)其他🐪流量(liàng)測量方法(fǎ)所沒有的(de)⁉️。通常科氏(shì)質量流量(liang)計的精度(dù)如下：
±0.10%（示值相對(dui)誤差）
± 零點的穩(wěn)态值。
±0.50%（示值相對(duì)誤差）
±
3.1 丙烯氣液(yè)兩相流量(liang)測量技術(shu)參考
丙烯（
propylene）常溫下爲(wèi)無色、無臭(chou)、稍帶有甜(tian)味的氣體(ti)。分子量
42.08，在标準(zhun)大氣壓下(xia)密度
0.5139g/cm3（
20/4℃
），冰點
-185.3℃
，沸點(diǎn)
-47.4℃
。丙烯在輸(shu)送和儲存(cun)中必須進(jìn)行加壓處(chù)理，另外，這(zhè)種流體的(de)🌈流量測量(liàng)中容易因(yin)儀表的壓(yā)力損失而(er)在流量計(ji)的出口處(chù)📞産生♈氣穴(xue)和伴随而(er)來的氣蝕(shi)現象，引起(qi)流量🏒計示(shì)值偏高和(he)流量一次(ci)裝置受損(sǔn)💰。
3.2 丙烯(xi)流量測量(liàng)系統誤差(chà)的生成與(yǔ)處理
在輸送過(guò)程中當溫(wēn)度将降低(di)或由于調(diao)節閥突然(ran)關小導緻(zhi)管道内壓(yā)力增加時(shi)，丙烯會處(chu)于氣液兩(liǎng)相狀态。此(ci)時，丙🍉烯氣(qì)液混合物(wu)密度相應(yīng)會發生變(bian)化，因而給(gěi)質量流量(liang)計♊測量帶(dài)來誤差。誤(wù)差可以通(tōng)過密度補(bu)償來處理(lǐ)。
一常(chang)用壓力爲(wèi)
1.0MPa 的丙(bing)烯氣體，其(qí)流量爲
qm，假設經(jīng)長距離輸(shū)送後有
10%qm冷凝成(chéng)液态，令其(qí)爲
qmlqms，從定(ding)義知，此時(shí)濕氣的幹(gan)度爲
式中
qvl表示丙烯(xi)液體的體(ti)積流量，
m3/s；
qvs表(biao)示丙烯氣(qi)體部分的(de)體積流量(liàng)，
m3/s。
由定義知(zhī)，氣體幹部(bù)分流量占(zhan)氣液兩相(xiang)總體積流(liu)量
qv之(zhi)比
Rv爲(wèi)
因爲(wei)
所以(yi)
