摘 要：用流程工業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和渦街流量計測量雙相流流量的實驗過程及其數據，并對實驗結果進行了研究，給出了筆者的研究結論。

關鍵字：流量計 雙相流 影響

    1 引言

    流程工業中常用單相流量儀表測量液液雙相（組分）流體流量，與用單相流體校準流量相比，會帶來一定偏差。對這一問題，20世紀90年代英國Hertfordshire大學A.F.Skea，就油或水中第2相（組分）液體含量對容積式流量計、文丘里流量計、螺旋葉輪和平板葉輪渦輪流量計、科里奧利質量流量計、渦街流量計做了流量測量影響的實驗研究，發表于FlowMeasurementandInstrumentation（1999：151～157）。本文轉述其中科里奧利流量計和渦街流量計的實驗過程和結果，筆者進一步作了一些討論。

    2　試驗

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

    試驗是在NEL（英國國家工程實驗室）的流量校準裝置上進行的，裝置系統如圖1所示：多相流國家標準裝置，用于試驗3″和4″儀表，油和水分別由各自的參比（標準）流量計測量；用于試驗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測量密度，求取密度與第2組分體積分數。

    油水混液是相互不溶的液液雙組分流體，油的黏度在50℃時為10mm2/s，第2組分的體積分數分別是3%，6%，9%，12%，15%。

    3　試驗數據

    圖2～5是科里奧利流量計的試驗數據。其中1.5″直管和2″U形管只做油含水的試驗，3″直管做油含水和水含油的試驗，圖6，7是4″渦街流量計油含水和水含油的試驗數據，為便于觀察變化趨勢，筆者在圖中添繪了曲線。該實驗設計不足之處是未將純油或純水單相的試驗數據標繪在相應的圖上，作為分析比較的參比量，因此最低第2組分含量無法與純液體比較，只能在第2相不同含量之間進行比較。

    4　討　論

    4.1　科里奧利流量計

    科里奧利流量計直接測得質量流量，體積流量只是依據儀表本身所測密度運算而得，密度未作記錄。雖然該研究目標是體積流量，然而對以質量流量為主的科里奧利流量計，若能提出所測質量流量數據，人們可直接了解第2相的體積分數對質量流量的影響。

    兩種形狀測量管的儀表，U形管儀表的第2相效應明顯大于直管。試比較圖2，3和圖4，大流量時對于油中水不同含量，直管儀表的誤差變化在0.5%以內，而U形管儀表為2%；小流量時直管儀表一般變化不小于1%，最大為3.5%，而U形管儀表為4%～6%。小流量時第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，測量管內徑常小于名義管內徑，其流速還要高，因文中未列測量管內徑，無法估算其值。

    科里奧利流量計測量水中含油的qVt大于油中含水的qVt。

    4.2　渦街流量計

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

    5　結束語

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