文丘里管的應(yīng)用

1、文丘里效應(yīng)文丘里效應(yīng)文丘里管的應(yīng)用文丘里管的應(yīng)用文丘里效應(yīng)文丘里效應(yīng)質(zhì)量連續(xù)性方程V1A1=V2A2V1p2222211V21pV21p伯努利方程AA21喉管喉管003600uQtAu0 通過喉管的氣體流速，一般取50一60m/s，最大不超過80m/s。喉管截面尺寸喉管截面尺寸: :圓形：喉管直徑矩形：喉管長(zhǎng)度:L0d0。一般情況,200mmL0350mm,最大不超過800mm。mA1.129=d00. 0 . 20 . 1a;Aa00000bb收縮管收縮管113600uQtAu1 收縮管進(jìn)氣端氣體的速度， 一般取1212. 5 m/s，最大15 2 0 m/s 。入口截面尺寸入口截面尺寸:

2、:圓形:入口直徑矩形:mA1.129=d11. 0 . 20 . 1a;Aa00000bb收縮管收縮管2cot21011aaLa2cot21011bbLb收縮管長(zhǎng)度:圓形:矩形:2cot2d1011dL選兩者中的大者式中:1收縮管的總收縮角，取20一25，最大不超過45 擴(kuò)散管擴(kuò)散管2236002uQAt t273t2732t2tQQ出口截面尺寸出口截面尺寸: :圓形:出口直徑矩形：mA1.129=d22. 0 . 20 . 1a;Aa00000bb擴(kuò)散管擴(kuò)散管2cot2aaL2022a2cot2bbL202b2 式中:2擴(kuò)散管總張開角，取68 ，最大不超過10 擴(kuò)散管長(zhǎng)度：圓形：矩形：2co

3、t2d2022dL選兩者中的大者文丘里除塵器的除塵效率取決于文丘里管的凝聚效率和旋風(fēng)分離器的脫水效率。文丘里管的凝聚效率系指因慣性碰撞、擋截和凝聚等作用塵粒被水滴捕獲的百分率。其計(jì)算方法一般采用卡爾弗特法。文丘里流量計(jì)用于測(cè)量封閉管道中單相穩(wěn)定流體的流量,常用于測(cè)量空氣、天然氣、煤氣、水等流體的流量。差壓式流量測(cè)量?jī)x表，其基本測(cè)量原理是以能量守恒定律伯努力方程和流動(dòng)連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的流量測(cè)量方法。p+gh+(1/2)*v2=C p、v分別為流體的壓強(qiáng)、密度和速度；h為鉛垂高度重力加速度。 P+GH+(1/2)*V2=C P1+1/2V12+GH1=P2+1/2V22+GH2在無旋流動(dòng)中，也可利

4、用無旋條件積分歐拉方程而得到相同的結(jié)果但涵義不同，此時(shí)公式中的常量在全流場(chǎng)不變，表示各流線上流體有相同的總能量，方程適用于全流場(chǎng)任意兩點(diǎn)之間。在粘性流動(dòng)中，粘性摩擦力消耗機(jī)械能而產(chǎn)生熱，機(jī)械能不守恒，推廣使用伯努利方程時(shí)，應(yīng)加進(jìn)機(jī)械能損失項(xiàng)伯努利方程揭示流體在重力場(chǎng)中流動(dòng)時(shí)的能量守恒。由伯努利方程可以看出，流速高處壓力低，流速低處壓力高。流動(dòng)連續(xù)性方程AU=C（常量）U為流速，A為橫截面積連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律（見質(zhì)量）在流體力學(xué)中的具體表述形式。它的前提是對(duì)流體采用連續(xù)介質(zhì)模型，速度和密度都是空間坐標(biāo)及時(shí)間的連續(xù)、可微函數(shù)。1、經(jīng)典文丘里管：應(yīng)用于各種介質(zhì)的流量測(cè)量，具有永久壓力損失小、要

5、求的前后直管段長(zhǎng)段短、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。2、套管式文丘里管：主要應(yīng)用于石化行業(yè)各種大口徑并且高壓或者危險(xiǎn)介質(zhì)的流量測(cè)量和控制。3、.文丘里噴嘴：適用于各種介質(zhì)的測(cè)量場(chǎng)合，具有永久壓力損失小、要求的前后直管段長(zhǎng)段短、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，本體安裝長(zhǎng)度比經(jīng)典文丘里管短。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：如果能完全按照ASME標(biāo)準(zhǔn)精確制造，測(cè)量精度也可以達(dá)到 0.5%, 但是國產(chǎn)文丘里由于其制造技術(shù)問題, 精度很難保證, 國內(nèi)老資格的技術(shù)力量雄厚的開封儀表廠也只能保證4% 測(cè)量精度，對(duì)于超超臨界發(fā)電的工況，這種喉管處的均壓環(huán)在高溫高壓下使用是一個(gè)很危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)，不采用均壓環(huán)，就不符合ASNE ISO5167標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量精度就無法保證，這

6、是高壓經(jīng)典式文丘里制造中的一個(gè)矛盾。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：喉管和進(jìn)口/出口一樣材質(zhì),流體對(duì)喉管的沖刷和磨損嚴(yán)重，無法保證長(zhǎng)期測(cè)量精度。結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度必須按ISO-5167規(guī)定制造, 否則就達(dá)不到所需精度, 由于ISO-5167對(duì)經(jīng)典文丘里的嚴(yán)格結(jié)構(gòu)規(guī)定, 使得它的流量測(cè)量范圍最大/最小流量比很小, 一般在 3 5 之間. 很難滿足流量變化幅度大的流量測(cè)量.文丘里管的濕氣測(cè)量文丘里管的濕氣測(cè)量綜述 濕氣的定義濕氣的定義實(shí)際速度實(shí)際速度 折算速度折算速度 質(zhì)量含氣率質(zhì)量含氣率干率干率 測(cè)量基本原理測(cè)量基本原理 虛高理論虛高理論 分析及修正分析及修正 均向流模型均向流模型分相流模型分相流模型 基本概念和背景介紹理論

7、機(jī)理與模型基本概念和背景介紹什么是濕氣什么是濕氣濕氣作為氣液兩相流動(dòng)的一種特殊形態(tài)，廣泛存濕氣作為氣液兩相流動(dòng)的一種特殊形態(tài)，廣泛存在于油氣開采、蒸汽發(fā)電等多種重要場(chǎng)合。當(dāng)氣在于油氣開采、蒸汽發(fā)電等多種重要場(chǎng)合。當(dāng)氣液兩相流中氣相體積不斷增加，液相體積不斷減液兩相流中氣相體積不斷增加，液相體積不斷減小，最后氣相成為連續(xù)相，液相離散于其中，此小，最后氣相成為連續(xù)相，液相離散于其中，此時(shí)的氣液兩相流動(dòng)形態(tài)則為濕氣。時(shí)的氣液兩相流動(dòng)形態(tài)則為濕氣。 基本概念和背景介紹特性總結(jié)特性總結(jié)理想狀態(tài)呈霧狀理想狀態(tài)呈霧狀液滴離散于氣流液滴離散于氣流液相質(zhì)量含率增加液相質(zhì)量含率增加形成環(huán)狀液膜形成環(huán)狀液膜霧狀和環(huán)

8、霧狀兩種流霧狀和環(huán)霧狀兩種流動(dòng)情況動(dòng)情況濕氣的參數(shù) 速度、壓力、溫度、質(zhì)量速度、壓力、溫度、質(zhì)量流量、容積流量流量、容積流量氣相和液相實(shí)際速度氣相和液相實(shí)際速度 氣相和液相折算速度氣相和液相折算速度 氣相和液相實(shí)際速度 氣相速度氣相速度液相速度液相速度Vg=Qg/Ag 其中氣體的容積流量為其中氣體的容積流量為 Qg , ,氣相的流通截面積為氣相的流通截面積為 Ag 。Vl=Ql/Al其中液相的容積流量為其中液相的容積流量為Ql，液相的流通截面積為液相的流通截面積為Al 。氣相和液相折算速度 Vg0=Qg/AVl0=Ql/A其中假定各相占滿整個(gè)流通截面，進(jìn)而計(jì)算出的速度即為其中假定各相占滿整個(gè)流

9、通截面，進(jìn)而計(jì)算出的速度即為折算速度折算速度。式中：式中：A 為總流通截面積。為總流通截面積。由于各相流體的由于各相流體的實(shí)際流速實(shí)際流速很難直接測(cè)量很難直接測(cè)量得到，故在氣液兩相流研究中常常得到，故在氣液兩相流研究中常常近似近似采用采用折算速度折算速度來表征各相流速。來表征各相流速。質(zhì)量含氣率質(zhì)量含氣率表示單位時(shí)間內(nèi)流過某一流通截面的兩相流總質(zhì)質(zhì)量含氣率表示單位時(shí)間內(nèi)流過某一流通截面的兩相流總質(zhì)量中氣相質(zhì)量所占的份額，也稱作干度，其定義式為量中氣相質(zhì)量所占的份額，也稱作干度，其定義式為 tpgWWWg為氣相質(zhì)量流量；為氣相質(zhì)量流量；Wtp為兩相流總質(zhì)量流量。為兩相流總質(zhì)量流量。 測(cè)量原理 差

10、壓測(cè)流差壓測(cè)流 流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件（流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件（B B 段）時(shí)，流束將在節(jié)流件處形成局部段）時(shí)，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前（收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前（A A 段）后（段）后（C C 段）便產(chǎn)生了壓差，壓差的大小同流量大小存在著一定的函數(shù)關(guān)系，段）便產(chǎn)生了壓差，壓差的大小同流量大小存在著一定的函數(shù)關(guān)系，從而可以通過測(cè)量節(jié)流件前后的差壓來測(cè)量流量。從而可以通過測(cè)量節(jié)流件前后的差壓來測(cè)量流量。測(cè)量原理按照伯努利定律和連續(xù)性方程可建立起單相流體按照伯努利定律和連續(xù)性方程可建立起單相流體流過文丘里管的質(zhì)量流量與其壓力降的關(guān)

11、系式流過文丘里管的質(zhì)量流量與其壓力降的關(guān)系式： W W 為質(zhì)量流量；為質(zhì)量流量；P P 為文丘里管差壓；為文丘里管差壓；A AT T為喉部截面積；為喉部截面積； 為流體密度；為流體密度；C C為文丘里管的流出系數(shù)；為文丘里管的流出系數(shù)； 為流體熱膨脹系數(shù)；為流體熱膨脹系數(shù)； 為喉部?jī)?nèi)徑為喉部?jī)?nèi)徑d d與管道內(nèi)徑與管道內(nèi)徑D D之比，即管徑比。之比，即管徑比。p CAW= T 214虛高理論 氣相中夾帶液相之后流過差壓式流量計(jì)時(shí)的差壓值，會(huì)比夾帶前顯著氣相中夾帶液相之后流過差壓式流量計(jì)時(shí)的差壓值，會(huì)比夾帶前顯著偏高，在濕氣測(cè)量中把這種現(xiàn)象稱為偏高，在濕氣測(cè)量中把這種現(xiàn)象稱為虛高虛高，定義虛高修正

12、系數(shù)，定義虛高修正系數(shù)gg如下：如下：式中：式中： PPtptp為為兩相流體兩相流體流過文丘里管時(shí)的差壓；流過文丘里管時(shí)的差壓； P Pg g為氣相為氣相單單獨(dú)流過獨(dú)流過同一管段時(shí)的差壓。氣相的真實(shí)質(zhì)量流量可等效的表示為：同一管段時(shí)的差壓。氣相的真實(shí)質(zhì)量流量可等效的表示為：gtpgpp2gggrgggT ggDVFp CA= W1421虛高理論將文丘里管測(cè)得的兩相流體差壓值直接代入節(jié)流式流量計(jì)計(jì)算式，將文丘里管測(cè)得的兩相流體差壓值直接代入節(jié)流式流量計(jì)計(jì)算式，流體密度為氣相密度，得到氣相的虛高質(zhì)量流量流體密度為氣相密度，得到氣相的虛高質(zhì)量流量 WWg g為：為：則氣相質(zhì)量流量就可以通過修正得到則

13、氣相質(zhì)量流量就可以通過修正得到: :tpgT gp CA= W214gggWW虛高的分析及其影響因子 加大了對(duì)氣相流通面積的阻塞；加大了對(duì)氣相流通面積的阻塞；氣相在對(duì)液相的加速過程中造成了氣相在對(duì)液相的加速過程中造成了更大的壓力降更大的壓力降虛高的分析及其影響因子 氣相速度的升高，使得氣液兩相間的摩擦力增加，由于對(duì)液相的加速所用，還會(huì)附加造成同液相的動(dòng)量交換損失，而且這種損失隨著流速的升高而增加，從而對(duì)虛高造成影響?；诖?，修正的弗勞德數(shù)Frg： gggrggDVF1虛高的分析及其影響因子壓力降低，氣相密度減小，氣相慣性力減小，速度必然比液相大，而且壓力越低滑差越大，對(duì)于氣液相間摩擦力來說，氣

14、相密度減小帶來的摩擦力減?。ň€性關(guān)系）幅度不及速度增加帶來的摩擦力增加（平方關(guān)系）的幅度，從而使得整體的相間摩擦增加，進(jìn)而對(duì)虛高造成影響。虛高的分析及其影響因子管管徑比的減小，使得兩相流體流過文丘里管喉部的有效流通截面積減少，徑比的減小，使得兩相流體流過文丘里管喉部的有效流通截面積減少，氣相流速升高造成相間作用的變化，從而呈現(xiàn)出不同的虛高特性。氣相流速升高造成相間作用的變化，從而呈現(xiàn)出不同的虛高特性。 濕氣測(cè)量的模型文丘里管測(cè)濕氣的模型有：文丘里管測(cè)濕氣的模型有：均相流模型、分相流模型、均相流模型、分相流模型、Murdock Murdock 模型、模型、Chisholm Chisholm 模型、模型、De Leeuw De Leeuw 模型、林宗虎模模型、林宗虎模型、型、Steven Steven 模型等，主要介紹模型等，主要介紹均相流模型均相流模型和和分相流模型分相流模型。均相流模型均相流模型假定氣液兩相流體混合充分并具有單一的密度，這均相流模型假定氣液兩相流體混合充分并具有單一的密度，這樣就可以將兩相流體作為牛頓流體來處理。兩相流體平均密度樣就可以將兩相流體作為牛頓流體來處理。兩相流體平均密度 虛高修正系數(shù)虛高修正系數(shù)g:g:111gtplglgg11分相流模型 假定氣液兩相完全分開的流過文丘里管，氣液兩相是不可壓縮流體，假定氣液兩相完全分開的流