摘 要：用流程工業(yè)常用的單相流量儀表測量雙相流體流量會帶來一定偏差，簡述了科里奧利流量計(jì)和渦街流量計(jì)測量雙相流流量的實(shí)驗(yàn)過程及其數(shù)據(jù)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了研究，給出了筆者的研究結(jié)論。

關(guān)鍵字：流量計(jì) 雙相流 影響

    1 引言

    流程工業(yè)中常用單相流量儀表測量液液雙相（組分）流體流量，與用單相流體校準(zhǔn)流量相比，會帶來一定偏差。對這一問題，20世紀(jì)90年代英國Hertfordshire大學(xué)A.F.Skea，就油或水中第2相（組分）液體含量對容積式流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、螺旋葉輪和平板葉輪渦輪流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、渦街流量計(jì)做了流量測量影響的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)表于FlowMeasurementandInstrumentation（1999：151～157）。本文轉(zhuǎn)述其中科里奧利流量計(jì)和渦街流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，筆者進(jìn)一步作了一些討論。

    2　試驗(yàn)

    試驗(yàn)對象是Endress+Hauser的1.5″（1″= 25.4mm，下同）和3″直管以及橫河電機(jī)的2″U形管科里奧利流量計(jì)，羅斯蒙特的4″渦街流量計(jì)。

    試驗(yàn)是在NEL（英國國家工程實(shí)驗(yàn)室）的流量校準(zhǔn)裝置上進(jìn)行的，裝置系統(tǒng)如圖1所示：多相流國家標(biāo)準(zhǔn)裝置，用于試驗(yàn)3″和4″儀表，油和水分別由各自的參比（標(biāo)準(zhǔn)）流量計(jì)測量；用于試驗(yàn)1.5″和2″儀表，油水混液由混合泵混合，并由快速取樣回路中科里奧利密度計(jì)測量密度，求取密度與第2組分體積分?jǐn)?shù)。

    油水混液是相互不溶的液液雙組分流體，油的黏度在50℃時(shí)為10mm2/s，第2組分的體積分?jǐn)?shù)分別是3%，6%，9%，12%，15%。

    3　試驗(yàn)數(shù)據(jù)

    圖2～5是科里奧利流量計(jì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中1.5″直管和2″U形管只做油含水的試驗(yàn)，3″直管做油含水和水含油的試驗(yàn)，圖6，7是4″渦街流量計(jì)油含水和水含油的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為便于觀察變化趨勢，筆者在圖中添繪了曲線。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不足之處是未將純油或純水單相的試驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)繪在相應(yīng)的圖上，作為分析比較的參比量，因此第2組分含量無法與純液體比較，只能在第2相不同含量之間進(jìn)行比較。

    4　討　論

    4.1　科里奧利流量計(jì)

    科里奧利流量計(jì)直接測得質(zhì)量流量，體積流量只是依據(jù)儀表本身所測密度運(yùn)算而得，密度未作記錄。雖然該研究目標(biāo)是體積流量，然而對以質(zhì)量流量為主的科里奧利流量計(jì)，若能提出所測質(zhì)量流量數(shù)據(jù)，人們可直接了解第2相的體積分?jǐn)?shù)對質(zhì)量流量的影響。

    兩種形狀測量管的儀表，U形管儀表的第2相效應(yīng)明顯大于直管。試比較圖2，3和圖4，大流量時(shí)對于油中水不同含量，直管儀表的誤差變化在0.5%以內(nèi)，而U形管儀表為2%；小流量時(shí)直管儀表一般變化不小于1%，為3.5%，而U形管儀表為4%～6%。小流量時(shí)第2相不同含量引起誤差變化都大，隨著流量增大誤差變化明顯減小，例如圖3中3″直管儀表測量油中含水，流量超過12L/s，誤差變化從3.5%～1%下降到小于0.6%，稱此流量為轉(zhuǎn)變流量qVt。這是由于流量超過qVt后，第2相散布趨于更均勻，從而誤差減小。從圖中讀得各儀表的qVt和誤差變化，如表1所列，qVt的名義管徑流速均在1.5m/s左右，測量管內(nèi)徑常小于名義管內(nèi)徑，其流速還要高，因文中未列測量管內(nèi)徑，無法估算其值。

    科里奧利流量計(jì)測量水中含油的qVt大于油中含水的qVt。

    4.2　渦街流量計(jì)

    渦街流量計(jì)的第2相效應(yīng)大于直管形科里奧利流量計(jì)。渦街流量計(jì)在水含油流體中的第2相效應(yīng)大于在油含水流體中的效應(yīng)。

    5　結(jié)束語

    a）兩種儀表測量液液雙相流體時(shí)，第2相的效應(yīng)是不容忽視的，特別在流量小于qVt時(shí)誤差變化更為顯著。 
    b）qVt時(shí)的名義管徑流速在1.5m/s左右，這已是接近流程工業(yè)液體常用經(jīng)濟(jì)流速1.5～3m/s的下限。因此在應(yīng)用中是經(jīng)常會遇到第2相引起的較大誤差變化。 
    c）U形管科里奧利流量計(jì)的第2相引起誤差變化比直形管的大，可以認(rèn)為測量管形狀相當(dāng)程度上影響到體積流量測量值。