CN209446257U - 一种液相物性可调的多相流实验*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液相物性可调的多相流实验***，包括供气***、供表面活性剂***、气液混合器、多相泵、多相分离***和数据采集***，供气***、多相分离***以及供表面活性剂***分别连接到气液混合器，供气***用于将气体输送到气液混合器，供表面活性剂***用于将表面活性剂输送到气液混合器，多相分离***用于气液分离的同时能够将液相输送到气液混合器，气液混合器的出口连接多相泵入口，多相泵出口连接到多相分离***，数据采集***用于采集和处理多相流实验***中获取的数据。本实用新型的多相流实验***通过供表面活性剂***来改变液相物性，克服了现有实验***液相工质单一，难以在较宽范围内研究液相物性改变对于实验影响的缺陷。

Description

一种液相物性可调的多相流实验***

技术领域

本实用新型属于多相流实验装置技术领域，特别涉及一种液相物性可调的多相流实验***。

背景技术

在实际工程中，泵送流体广泛存在气液两相或多相流动状态，直接影响泵的扬程、流量、效率等性能参数，导致泵性能下降。因此研究多相泵的运行状况和泵内的流动特性十分重要。多相流实验***是研究多相泵性能的最重要的手段。目前国内外建立了一些的多相流实验***，承载了不同种类的多相泵实验，推动了多相泵的相关研究。然而，传统的多相流实验***多是研究油气或者水气两相条件下多相泵的运行状况和内部流动特性，较少关注液相物性(如表面张力、粘性等)改变对于多相泵性能的影响。研究表明，液相物性对多相泵的扬程、流量、效率等性能参数影响十分显著，是不可忽略的重要因素。获得液相物性对泵性能的影响规律，有助于将室内实验结果推广到实际工业过程中，对于多相流泵的优化设计具有十分重要的指导作用。已有实验表明，添加表面活性剂可以改变液相的物性参数，基于这一特性，本实用新型专利通过往水中添加表面活性剂，设计研发一种液相物性可调的多相流实验***。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种液相物性可调的多相流实验***，解决了现有实验***无法调节多相流实验中液相工质缺陷的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种液相物性可调的多相流实验***，包括供气***、供表面活性剂***、气液混合器、多相泵、多相分离***和数据采集***，供气***、多相分离***以及供表面活性剂***分别连接到气液混合器，供气***用于将气体输送到气液混合器，供表面活性剂***用于将表面活性剂输送到气液混合器，多相分离***用于气液分离的同时能够将液相输送到气液混合器，气液混合器的出口连接多相泵入口，多相泵出口连接到多相分离***，数据采集***用于采集和处理多相流实验***中获取的数据。

本实用新型的特点还在于，

供气***包括空气压缩机，空气压缩机通过连接到气液混合器的气相入口，连接空气压缩机和气液混合器的管路上依次设置有球阀a、温度传感器a、压力传感器a、流量调节阀a、气相质量流量计和止回阀a，空气压缩机的出口端与球阀a的入口端连通。

供表面活性剂***包括表面活性剂罐，表面活性剂罐通过注射泵连接气液混合器的表面活性剂入口，表面活性剂罐和注射泵之间的管路上设置有球阀b，注射泵和气液混合器之间的连接管路上依次设置有流量调节阀b、表面活性剂流量计和止回阀b，注射泵设旁通管路连接表面活性剂罐，旁通管路上设置有球阀。

气液混合器出口端与多相泵的入口端的连接管道上设置有球阀c和取样支路，取样支路上连接有球阀d和表面活性剂浓度测定仪，球阀d靠近连接管道一侧设置。

多相分离***包括分离器，分离器入口端和多相泵的出口端连接，在分离器和多相泵之间的连接管道上设置有流量调节阀c和球阀e，流量调节阀靠近多相泵一端设置；分离器的气相出口端连接外置管路，在外置管路上依次设置有温度传感器b，压力传感器b和球阀f；分离器上设置有排污口，排污口上连接球阀g。

分离器底部与气液混合器的顶端相连，分离器与气液混合器的连接管道上依次设置有止回阀c、液相质量流量计、流量调节阀d和球阀h，球阀h靠近分离器底部端设置。

温度传感器a、压力传感器a、流量调节阀a、气相质量流量计、流量调节阀b、表面活性剂流量计、流量调节阀c、压力传感器b、温度传感器b、流量调节阀d、和液相质量流量计均使用导线连接到数据采集***。

分离器为封闭罐，罐体侧壁带有清晰刻度的视窗和液位控制***。

注射泵带有变频控制器，表面活性剂罐装有液位计。

本实用新型的有益效果是，本实用新型的一种液相物性可调的多相流实验***通过供表面活性剂***来改变液相的物性，克服了现有实验***液相工质单一，难以在较宽范围内研究液相物性改变对于多相流实验影响的缺陷。

附图说明

图1是本实用新型一种液相物性可调的多相流实验***结构示意图。

图中，1.空气压缩机，2.球阀a，3.温度传感器a，4.压力传感器a，5.流量调节阀a，6.气相质量流量计，7.止回阀a，8.气液混合器，9.表面活性剂罐，10.球阀b，11.注射泵，12.球阀，13.流量调节阀b，14.表面活性剂流量计，15.止回阀b，16.球阀c，17.球阀d，18.表面活性剂浓度测定仪，19.多相泵，20.流量调节阀c，21.球阀e，22.分离器，23.球阀f，24.压力传感器b，25.温度传感器b，26.球阀h，27.流量调节阀d，28.液相质量流量计，29.止回阀c，30.球阀g，31.数据采集***。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

一种液相物性可调的多相流实验***结构如图1所示，包括供气***、供表面活性剂***、气液混合器8、多相泵19、多相分离***和数据采集***31，供气***、多相分离***以及供表面活性剂***分别连接到气液混合器8，供气***用于将气体输送到气液混合器8，供表面活性剂***用于将表面活性剂输送到气液混合器8，多相分离***用于气液分离的同时能够将液相输送到气液混合器8，气液混合器8的出口连接多相泵19入口，多相泵19出口连接到多相分离***，数据采集***31用于采集和处理多相流实验***中获取的数据。

供气***用来提供稳定流速的空气，并且流量可调，包括空气压缩机1，空气压缩机1通过连接到气液混合器8的气相入口，连接空气压缩机1和气液混合器8的管路上依次设置有球阀a2、温度传感器a3、压力传感器a4、流量调节阀a5、气相质量流量计6和止回阀a7，空气压缩机1的出口端与球阀a2的入口端连通。

空气压缩机1用于提供多相流体中的气相；球阀a2用于控制供气***的关闭；温度传感器a3和压力传感器a4分别用于测量温度和压力；流量调节阀a5用于调节气体的流量；气相质量流量计6用于测量气体流量；止回阀a7用以防止流体回流。

气体通入供气管路中，经过球阀a2、温度传感器a3和压力传感器a4，再经过流量调节阀a5和气相质量流量计6进行调节和测量流量，流经止回阀a7，然后进入气液混合器8。

供表面活性剂***包括表面活性剂罐9，表面活性剂罐9通过注射泵11连接气液混合器8的表面活性剂入口，表面活性剂罐9和注射泵11之间的管路上设置有球阀b10，注射泵11和气液混合器8之间的连接管路上依次设置有流量调节阀b13、表面活性剂流量计14和止回阀b15，注射泵11设旁通管路连接表面活性剂罐9，旁通管路上设置有球阀12。

表面活性剂罐9主要用于注射泵11前的表面活性剂储存，表面活性剂罐9装有液位计，方便观察表面活性剂液面位置，注射泵11带有变频控制器，可以通过控制器转速来控制其流量；表面活性剂流量计14用于测量表面活性剂流量，止回阀b15用以防止流体回流。

表面活性剂由表面活性剂罐9出口流出，由注射泵11提高压力，流量调节阀b13和旁通管路的球阀12控制其流量和压力，经过表面活性剂流量计14和止回阀b15进入气液混合器8。

气液混合器8出口端与多相泵的入口端的连接管道上设置有球阀c16和取样支路，取样支路上连接有球阀d17和表面活性剂浓度测定仪18，球阀d17靠近连接管道一侧设置。

多相分离***包括分离器22，分离器22入口端和多相泵19的出口端连接，在分离器22和多相泵19之间的连接管道上设置有流量调节阀c20和球阀e21，流量调节阀20靠近多相泵19一端设置；分离器22的气相出口端连接外置管路，在外置管路上依次设置有温度传感器b25，压力传感器b24和球阀f23；分离器22上设置有排污口，排污口上连接球阀g30。

分离器22底部与气液混合器8的顶端相连，分离器22与气液混合器8的连接管道上依次设置有止回阀c29、液相质量流量计28、流量调节阀d27和球阀h26，球阀h26靠近分离器22底部端设置。

分离器22既作为供水***的储水装置，又作为多相分离***的分离器。为闭式装置；分离器22中装有液位计，方便观察液位情况，流量调节阀d27用于调节水的流量。液相质量流量计28用于测量水流量，止回阀c29用以防止流体回流。

分离器22用来分离空气、水和表面活性剂三相物质，为封闭罐，设备采用不锈钢材制作而成，设计带有清晰刻度的视窗，方便液位观察，且带有液位控制***，保持液位恒定。上端设计有不锈钢插管，连接球阀23，用于气体的排除和控制。调节球阀f 23，可将分离器的压力稳定在设定值，从而保证分离器22出口压力恒定。下端设计有水相出口，分离出的水可以进行供水***循环使用。分离器22还设置有排污口，通过控制球阀g30，可以将分离器内的表面活性剂排出。

空气、水和表面活性剂多相流体由多相泵出口端流出进入到分离器22中，气液分离后，气相经球阀f23排入大气，水相经球阀h26进入供水管道，表面活性剂可以通过球阀g30排出。

水相由储水罐22底部出口流出，通过球阀h26，通过流量调节阀d27和液相质量流量计28调节和测量流量，通过止回阀c29进入气液混合器8。

温度传感器a3、压力传感器a4、流量调节阀a5、气相质量流量计6、流量调节阀b13、表面活性剂流量计14、流量调节阀c20、压力传感器b24、温度传感器b25、流量调节阀d27、和液相质量流量计28均使用导线连接到数据采集***31。

本实用新型装置的功能实现过程如下：

步骤1：打开球阀c16、球阀e21、球阀h26，打开流量调节阀d27和流量调节阀c20；开启多相泵19，水相由分离器22流出，通过液相质量流量计28计量后进入气液混合器8，然后由多相泵19送至分离器22，形成液路闭式循环；

步骤2：打开球阀b10和流量调节阀b13，启动注射泵11，将表面活性剂送至表面活性剂流量计14计量后，进入气液混合器8与水进行混合；通过调节表面活性剂流量大小，改变水中表面活性剂的浓度，进而实现液相粘度、表面张力等液相物性参数的改变；

步骤3：打开球阀a2和流量调节阀a5，启动空气压缩机1，气相经由气相质量流量计6计量后进入气液混合器8，实现空气、水、表面活性剂三者的充分混合；

步骤4：气液混合物经过球阀c16进入多相泵19，再经流量调节阀20c和球阀e21流入分离器22，分离后气相经球阀f 23排入大气，表面活性剂通过球阀g 30排出，水相存储在分离器22中，以循环使用。

Claims (9)

1.一种液相物性可调的多相流实验***，其特征在于，包括供气***、供表面活性剂***、气液混合器(8)、多相泵(19)、多相分离***和数据采集***(31)，所述供气***、多相分离***以及供表面活性剂***分别连接到气液混合器(8)，所述供气***用于将气体输送到气液混合器(8)，所述供表面活性剂***用于将表面活性剂输送到气液混合器(8)，所述多相分离***用于气液分离的同时能够将液相输送到气液混合器(8)，所述气液混合器(8)的出口连接多相泵(19)入口，所述多相泵(19)出口连接到多相分离***，所述数据采集***(31)用于采集和处理多相流实验***中获取的数据。

2.根据权利要求1所述的一种液相物性可调的多相流实验***，其特征在于，所述供气***包括空气压缩机(1)，所述空气压缩机(1)通过连接到气液混合器(8)的气相入口，连接所述空气压缩机(1)和气液混合器(8)的管路上依次设置有球阀a(2)、温度传感器a(3)、压力传感器a(4)、流量调节阀a(5)、气相质量流量计(6)和止回阀a(7)，空气压缩机(1)的出口端与球阀a(2)的入口端连通。

3.根据权利要求2所述的一种液相物性可调的多相流实验***，其特征在于，所述供表面活性剂***包括表面活性剂罐(9)，所述表面活性剂罐(9)通过注射泵(11)连接气液混合器(8)的表面活性剂入口，所述表面活性剂罐(9)和注射泵(11)之间的管路上设置有球阀b(10)，所述注射泵(11)和气液混合器(8)之间的连接管路上依次设置有流量调节阀b(13)、表面活性剂流量计(14)和止回阀b(15)，所述注射泵(11)设旁通管路连接表面活性剂罐(9)，所述旁通管路上设置有球阀(12)。

4.根据权利要求3所述的一种液相物性可调的多相流实验***，其特征在于，所述气液混合器(8)出口端与多相泵的入口端的连接管道上设置有球阀c(16)和取样支路，所述取样支路上连接有球阀d(17)和表面活性剂浓度测定仪(18)，所述球阀d(17)靠近连接管道一侧设置。

5.根据权利要求4所述的一种液相物性可调的多相流实验***，其特征在于，所述多相分离***包括分离器(22)，所述分离器(22)入口端和多相泵(19)的出口端连接，在所述分离器(22)和多相泵(19)之间的连接管道上设置有流量调节阀c(20)和球阀e(21)，所述流量调节阀c(20)靠近多相泵(19)一端设置；所述分离器(22)的气相出口端连接外置管路，在所述外置管路上依次设置有温度传感器b(25)，压力传感器b(24)和球阀f(23)；所述分离器(22)上设置有排污口，排污口上连接球阀g(30)。

6.根据权利要求5所述的一种液相物性可调的多相流实验***，其特征在于，所述分离器(22)底部与气液混合器(8)的顶端相连，所述分离器(22)与气液混合器(8)的连接管道上依次设置有止回阀c(29)、液相质量流量计(28)、流量调节阀d(27)和球阀h(26)，所述球阀h(26)靠近分离器(22)底部端设置。

7.根据权利要求6所述的一种液相物性可调的多相流实验***，其特征在于，所述温度传感器a(3)、压力传感器a(4)、流量调节阀a(5)、气相质量流量计(6)、流量调节阀b(13)、表面活性剂流量计(14)、流量调节阀c(20)、压力传感器b(24)、温度传感器b(25)、流量调节阀d(27)、和液相质量流量计(28)均使用导线连接到数据采集***(31)。

8.根据权利要求5或6所述的一种液相物性可调的多相流实验***其特征在于，所述分离器(22)为封闭罐、罐体侧壁带有清晰刻度的视窗和液位控制***。

9.根据权利要求3所述的一种液相物性可调的多相流实验***其特征在于，所述注射泵(11)带有变频控制器，所述表面活性剂罐(9)装有液位计。