Wpływ kształtu kryzy na pomiar różnicy ciśnienia przy przepływie strumienia mieszaniny gaz - ciecz

• Autorzy: Tomaszewska-Wach Barbara , Rząsa Mariusz R. , Dobrowolski Bolesław

Identyfikatory

DOI

10.32016/1.66.18

Warianty tytułu

EN

Effect of orifice design on differential pressure measurement in two two phase air-water mixture flow

• Konferencja: LI Międzyuczelniana Konferencja Metrologów MKM 2019 (LI, 23.09.2019-25.09.2019; Opole–Moszna; Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pomiar gazu metodą zwężkową jest bardzo często stosowany w pomiarach przemysłowych. Podczas przepływu gazu niejednokrotnie dochodzi do wykroplenia się cieczy. W efekcie zamiast przepływu jednofazowego mierzy się mieszaninę gaz – ciecz. Z tego powodu pojawiają się błędy wskazań przyrządów pomiarowych wynikające ze zmiany właściwości fazy ciągłej, którą jest gaz. Ponadto pojawienie się dodatkowej fazy prowadzi do powstawania zaburzeń przepływu i pulsacji ciśnienia. Dlatego poszukuje się nowych metod i narzędzi do pomiaru przepływu mieszaniny gaz-ciecz, które umożliwiają uzyskanie zadowalającej dokładność pomiaru, w momencie gdy pojawia się zakłócenie w postaci fazy ciekłej. Zakres badań przedstawionych w obecnej pracy obejmował zastosowanie kryz szczelinowych do pomiaru mieszanin gaz-ciecz. Przeprowadzona została analiza wpływu geometrii kryzy szczelinowej na pomiar strumienia mieszaniny dwufazowej. Badaniom eksperymentalnym poddano kryzę standardową oraz dwie konstrukcje kryz szczelinowych o różnej geometrii otworów. Eksperyment obejmował pomiar przepływu powietrza z niewielką ilością wody rozproszonej w postaci kropel. Wyniki badań porównano z wynikami uzyskanymi dla kryzy standardowej.

EN

Gas measurements employing various slotted orifice designs are often employed in industrial applications. In the conditions of gas flow in the pipelines, we have to do with liquids condensation. As a result, the flow measurements basically involve gas-liquid mixture. For this reason, considerable errors occur in the measurement conducted by instruments resulting from the variations in the properties of the continuous phase, which is formed by gas. In addition, the occurrence of an additional phase results in flow interferences and pulsations of differential pressure. Therefore, new methods and tools are being sought with the aim of measuring the flow of gas-liquid mixtures, which will provide satisfactory accuracy of measurements in the case when flow interference occurs in the form of the liquid phase. The paper reports the results of a study concerned with the use of slotted orifices in the conditions of measurements of gas-liquid mixtures. Experimental research was carried out by application of a standard orifice and two designs of the slotted orifice with various slot geometries. The experiment involved the measurement of the air flow with a small amount of water, which was dispersed in the form of droplets. The results of the experiment were subsequently compared with the results recorded for the case of a standard orifice. The occurrence of liquid in the constant flow of air leads to the variations in the differential pressure developed at the orifice. As a result of the greater mass flow rate of water in the air flow, the value of the differential pressure developed at the orifice is the greater as well . In the conditions of the measurements of two-phase mixture, slotted orifice generate a smaller differential pressure compared to the standard orifice. Slotted orifices also demonstrate lower sensitivity to the variations in the flow rate of liquid in the gas. This is due to the fact that in this type of designs, we have to do with a local change in the beta ratio across the entire cross-section of the pipeline. The liquid droplets are entrained along with the air flow and freely pass through the obstacle, and only a small amount of liquid is held-up at the orifice. The gaps that are located across the entire volume of the tube allow the liquid drops to be carried away again by the gas stream in contrast to the standard solution. During flow measurements involving mixtures by the application of the standard orifice, an additional difficulty is associated with the fact that a large portion of the liquid is stopped at the orifice, as the flowing liquid accumulates in front of the orifice causing flow disturbances.

Słowa kluczowe

PL

kryza pomiarowa; kryza szczelinowa; pomiar strumienia gazu; mieszanina powietrze-woda

EN

standard orifice; slotted orifice; gas mass flowrate; two phase flow; air-liquid flow

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 66
• Strony: 85--89
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Tomaszewska-Wach Barbara

• Politechnika Opolska, Katedra techniki Cieplnej i Aparatury Przemysłowej

autor

Rząsa Mariusz R.

• Politechnika Opolska, Katedra techniki Cieplnej i Aparatury Przemysłowej, tel.:[phone]

autor

Dobrowolski Bolesław

• Politechnika Opolska, Katedra techniki Cieplnej i Aparatury Przemysłowej

Bibliografia

• 1. Falcone G., Hewitt G., Alimonti C., Multiphase Flow Metering: Principles and Applications, Developments in petroleum science 54, ( 2009 )
• 2. Geng Y., Zheng J., Shi T., Study on the metering characteristics of a slotted orifice for wet gas flow., Flow Measurement and Instrumentation 17 (2006), 123–128
• 3. Hua C., Geng Y., Wet gas technique based on slotted orifice and swirlmeter, Flow Measurement and Instrumentation 30 ( 2013 ) 138 – 143
• 4. Zheng G.B., De Jin N, Jia X.H., Lv P.J., Liu L.B., Gas–liquid two phase flow measurement method based on combination instrument of turbine flowmeter and conductance sensor. International Journal of Multiphase Flow 34 (2008) 1031–1047
• 5. Steven R., Hall A., Orifice plate meter wet gas flow performance, Flow Measurement and Instrumentation 20 (2009) 141-151
• 6. Fang L., Zhang T., Jin N., A comparison of correlations used for Venturi wet gas metering in oil and gas industry. Journal of Petroleum Science and Engineering 57 (2007) 247–256
• 7. PN-EN ISO 5167 – 1 Pomiar strumienia płynu za pomocą zwężek pomiarowych.
• 8. Taler D., Pomiar ciśnienia, prędkości i strumienia przepływu płynu, Wydawnictwo Naukowodydaktyczne, Kraków 2006
• 9. Measurement of fluid flow by means of pressuredifferential devices- Guidelines for the specification of orifice plates, nozzles and Venturi tubes beyond the scope of ISO 5167, 2007
• 10. Morrison G. L., Hall K. R., Holste J. C., Macek M. L., Ihfe L. M., DeOtte R. E., Terracina D., Comparison of orifice and slotted plate flowmeters., Flow measurement and Instrumentation 5, No. 2 (1994 ), 71 – 77,
• 11. Morrison G. L., Terracina D., Brewer C., Hall K.R., Response of a slotted orifice flow meter to an air/water mixture, Flow Measurement and Instrumentation 12 (2001) 175–180
• 12. Morrison G. L., Hall K. R., Holste J. C., DeOtte R. E., Macek M. L., Ihfe L. M., Slotted Orifice Flowmeter, AIChE Journal October 1994 Vol. 40, No. 10
• 13. Bayazit Y., Sparrow M., Joseph D., Perforated plates for liquid management: Plate geometry effects and flow regime. International Journal of Thermal Sciences 85 (2014) 101-111
• 14. Huang S., Ma T., Wang D., Lin Z., Study on discharge coefficient of perforated orifices as a new kind of flowmeter. Experimental Thermal and Fluid Science 46 (2013) 74-83
• 15. Abou El-Azm Aly A., Chong A., Nicolleau F., Beck S., Experimental study of pressure drop after fractalshaped orifice in turbulent pipe flow. Experimental Thermal and Fluid Science 34 (2010) 104-111
• 16. Kumar P., Wong Ming Bing M.: A CFD study of low pressure wet gas metering using slotted orifice meters, Flow Measurement and Instrumentation 22 (2011) 33–42
• 17. Annamalai G., Pirouzpanah S., Gudigopuram S. R., Morrison G. L., Characterization of flow homogeneity downstream of a slotted orifice plate in a two - phase flow using electrical resistance tomography, Flow Measurement and Instrumentation 50 (2016) 209 – 215,

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).