一种基于文丘里结构的流量计与气泡制备多功能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于气泡制备与流量计量技术领域，具体公开了一种基于文丘里结构的流量计与气泡制备多功能装置，包括双文丘里通道结构、环形取压管结构和注气腔体，所述双文丘里通道结构包括用于实现单相流流量计量和气泡制备的一级文丘里结构和用于实现气液两相流流量计量的二级文丘里结构；所述环形取压管结构具体包括单相流高压环状取压管、单相流低压环状取压管、两相流高压环状取压管和两相流低压环状取压管。本实用新型专利技术装置集气泡制备、液体介质单相流流量计量和泡状流气液两相流计量为一体，可同时满足工程应用以及实验研究对方便高效的气泡制备与流量计量的需求。方便高效的气泡制备与流量计量的需求。方便高效的气泡制备与流量计量的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于文丘里结构的流量计与气泡制备多功能装置


[0001]本技术涉及气泡制备与流量计量
，具体涉及一种基于文丘里结构的流量计与气泡制备多功能装置。

技术介绍

[0002]泡状流相比其他汽液两相流流型，具有比表面积大的特点，能够有效提高传热传质效率，同时具有环境友好、应用方便等优势，因而泡状流广泛应用于环境工程、航空航天、化学工程、核工程等领域。
[0003]文丘里通道是工程装备中常见的结构设计，该结构具有易加工、易维护、运行可靠、低能耗等诸多有点，因此被普遍用于设计流量计、气泡发生器、洗涤器、喷射泵等装置。
[0004]在气泡发生装置的工程应用中，如何更高效地制备小尺寸气泡、提供满足工程实际需求的含气量和实时监测气液两相流流型转变是工程中最关心的问题，传统单一通道的文丘里式气泡发生器在制备气泡能力有限，易产生倒流，需同时安装多个流量计量装置，安装过程复杂，装备维护和保养繁琐。因此，亟需一种集气泡制备、液体介质单相流流量计量和泡状流气液两相流计量为一体的多功能装置，来同时满足工程应用以及实验研究对方便高效的气泡制备与流量计量的需求。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的问题，本技术提供了一种基于文丘里结构的流量计与气泡制备多功能装置，本技术装置集气泡制备、液体介质单相流流量计量和泡状流气液两相流计量为一体，解决了上述
技术介绍
中提到的问题，可同时满足工程应用以及实验研究对方便高效的气泡制备与流量计量的需求。
[0006]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于文丘里结构的流量计与气泡制备多功能装置，包括双文丘里通道结构、环形取压管结构和注气腔体，所述双文丘里通道结构包括用于实现单相流流量计量和气泡制备的一级文丘里结构和用于实现气液两相流流量计量的二级文丘里结构；所述环形取压管结构具体包括单相流高压环状取压管、单相流低压环状取压管、两相流高压环状取压管和两相流低压环状取压管。
[0007]优选的，所述一级文丘里结构包括用于实现单相流流量计量的一级文丘里渐缩段模块和用于实现气泡制备的一级文丘里渐扩段模块。
[0008]优选的，所述的一级文丘里渐缩段模块包括通道入口段、一级文丘里渐缩段、一级文丘里喉部、单相流高压取压孔和单相流低压取压孔；所述单相流高压取压孔、单相流低压取压孔分别与单相流高压环状取压管、单相流低压环状取压管相连接。
[0009]优选的，所述的一级文丘里渐扩段模块包括一级文丘里突扩喉部、一级文丘里渐扩段和突扩喉部注气孔；所述突扩喉部注气孔和注气腔体相连通，所述注气腔体包括注气腔入口和均流腔体；
[0010]通过注气腔入口注入气体，气体经注气腔入口、均流腔体后再经过突扩喉部注气
孔后进入一级文丘里突扩喉部，最后气体随高速水流进入一级文丘里渐扩段的近壁面强湍流区域，气体获得湍动能而充分碎化得到气泡。
[0011]优选的，所述二级文丘里结构包括用于实现气液两相流流量计量的二级文丘里渐缩段模块和通道出口段；所述二级文丘里渐缩段模块具体包括二级文丘里连接直管段、二级文丘里渐缩段、二级文丘里喉部、二级文丘里渐扩段、两相流高压取压孔和两相流低压取压孔；所述两相流高压取压孔和两相流低压取压孔分别与两相流高压环状取压管、两相流低压环状取压管相连接。
[0012]优选的，所述一级文丘里渐缩段角度和二级文丘里渐缩段角度均为α＝22.5
°
。
[0013]优选的，所述一级文丘里渐扩段角度和二级文丘里渐扩段角度均为β＝12.5
°
。
[0014]优选的，所述通道入口段、二级文丘里连接直管段和通道出口段的内径一致；所述通道入口段内径＞一级文丘里突扩喉部内径＞一级文丘里喉部内径。
[0015]优选的，实现单相流流量计量时，通过在单相流高压环状取压管和单相流低压环状取压管之间设置差压变送器，测得其压差即可确定单相流流量，单相流流量计量公式如下：
[0016][0017]式中，W
sp
为单相流质量流量，ψ为一级文丘里温度膨胀系数，C
d
为一级文丘里流量系数，A为过流横截面积，β为一级文丘里喉径比，ΔP
sp
为单相流高压环状取压管与单相流低压环状取压管测得的压差，ρ
sp
为液体介质密度。
[0018]优选的，实现气液两相流流量计量时，通过在两相流高压环状取压管和两相流低压环状取压管之间设置差压变送器，测得其压差即可确定两相流流量，具体如下：
[0019]设全气相流经文丘里管时，气相质量流量为：
[0020][0021]式中，W
g
为气相质量流量，ΔP
g
为全气相流压降，ρ
g
为气体介质密度；
[0022]设全液相流经文丘里管时，液相质量流量为：
[0023][0024]式中，W
l
为液相质量流量，ΔP
l
为全液相流压降，ρ
l
为液体介质密度；
[0025]因此，气液两相流流经文丘里管时，气相和液相的质量流量分别为：
[0026][0027][0028]式中，A
g
为气液两相流中的气相过流横截面积，A
l
为气液两相流中的液相过流横截面积，ΔP
TP
为两相流高压环状取压管与两相流低压环状取压管测得的气液两相流压差，联
立文丘里管喉部流通面积A＝A
g
+A
l
，可得理想情况下的气液两相流压降关系式：
[0029][0030]由于实际气液两相流存在滑移速度和密度差，实际的压差大于上式预测的两相流压降，引入修正因子θ(θ>1)进行修正拟合到实际流动情况，计算公式如下：
[0031][0032]根据测定实际流量和两相流压降的关系，通过拟合得到θ再结合测定的两相流压降，得到实际两相流质量流量。
[0033]本技术的有益效果是：
[0034]1)本技术通过双文丘里通道可以实现大量高效制备气泡的要求，二级文丘里结构为气泡破碎提供更充分的能量转换和更久的作用过程；本技术一级文丘里突扩喉部设计(突扩喉部内径大于喉部内径)可以创造后台阶流动的局部低压区域，有利于吸入气体而有效提高气泡制备效率，同时有效减少逆流事故的发生；本技术装置的双文丘里通道具有两级文丘里结构，可分别由高压和低压取压孔/管所连接的压力传感器或压差变送器测得压差，从而同时实现上游单相流的流量计量和下游的气液两相流流量测量；
[0035]2)本技术装置有效地解决了工程多种设备联合使用过程中遇到的频繁的设备安装、复杂的工艺设计、有限的使用空间和繁琐的维护保养等问题，同时充分利用文丘里结构的优势，集单相流和两相流流量计量、气泡制备等功能于一体，同时还可应用多种工程应用背景，如强化气泡破碎过程、压力脉动特征及流型识别等，提高工程效率，节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于文丘里结构的流量计与气泡制备多功能装置，其特征在于，包括双文丘里通道结构(1)、环形取压管结构和注气腔体(6)，所述双文丘里通道结构(1)包括用于实现单相流流量计量和气泡制备的一级文丘里结构和用于实现气液两相流流量计量的二级文丘里结构；所述环形取压管结构具体包括单相流高压环状取压管(2)、单相流低压环状取压管(3)、两相流高压环状取压管(4)和两相流低压环状取压管(5)。2.根据权利要求1所述的基于文丘里结构的流量计与气泡制备多功能装置，其特征在于：所述一级文丘里结构包括用于实现单相流流量计量的一级文丘里渐缩段模块和用于实现气泡制备的一级文丘里渐扩段模块。3.根据权利要求2所述的基于文丘里结构的流量计与气泡制备多功能装置，其特征在于：所述的一级文丘里渐缩段模块包括通道入口段(11)、一级文丘里渐缩段(12)、一级文丘里喉部(13)、单相流高压取压孔(14)和单相流低压取压孔(15)；所述单相流高压取压孔(14)、单相流低压取压孔(15)分别与单相流高压环状取压管(2)、单相流低压环状取压管(3)相连接。4.根据权利要求2所述的基于文丘里结构的流量计与气泡制备多功能装置，其特征在于：所述的一级文丘里渐扩段模块包括一级文丘里突扩喉部(16)、一级文丘里渐扩段(17)和突扩喉部注气孔(18)；所述突扩喉部注气孔(18)和注气腔体(6)相连通，所述注气腔体(6)包括注气腔入口(61)和均流腔体(62)；通过注气腔入口(61)注入气体，气体经注气腔入口、均流腔体后再...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄江，赵梁，张楚谦，邓志彬，汤海平，雷志良，杨月新，陈勇刚，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：新型
国别省市：