作品簡介：
“氣液兩相流動” 實驗是《油氣集輸》、《多相流體力學(xué)》等專業(yè)主干課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。目前為止，國內(nèi)外尚無廠家生產(chǎn)整套該類實驗設(shè)備。
我們研制建成的 “氣液兩相流動” 實驗裝置，功能完備、自動化程度高、操作簡便。該設(shè)備在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、動手能力和科學(xué)研究能力等方面具有創(chuàng)新性、先進性，已廣泛應(yīng)用在東北石油大學(xué)的實驗教學(xué)及博士、碩士研究生的畢業(yè)論文工作中。自制的“氣液兩相流動” 實驗裝置，在技術(shù)方面取得了眾多突破， 2012年8月經(jīng)黑龍江省教育廳和中國石油教育學(xué)會專家組鑒定小組為已達到國際先進水平，具有較廣泛的推廣價值。
本作品是涉及石油工程和儲運工程等領(lǐng)域的模擬實驗裝置，具體提供一種管路角度可任意調(diào)節(jié)的氣液兩相流動實驗裝置，可實現(xiàn)在同一玻璃管段上進行水平管路、垂直管路和任意角度的傾斜管路的模擬實驗。用于解決了氣液兩相流動實驗裝置占地面積大，適用性差的問題。
此裝置由動力系統(tǒng)、支撐機構(gòu)、測量儀表、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和管路系統(tǒng)等部分組成。裝置工作時，可通過泵和壓縮機分別提供液體源和氣體源，分別由液體和氣體流量計計量工作液的體積流量，而后經(jīng)過混合器混合進入實驗管路。實驗管路上安裝了高靈敏度的壓差傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器以測量壓差、壓力和溫度。持液率通過空隙率測定儀測定。通過卷揚機和閥門可實現(xiàn)對管路傾角和流量調(diào)節(jié)。經(jīng)過測量后的氣液兩相流體經(jīng)分離器分離后進入儲液罐。實驗過程中，利用高速攝像機、PIV系統(tǒng)等手段對多相流流型、段塞流控制等問題進行了研究。所有實驗數(shù)據(jù)均由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成。
裝置包括儲氣罐、儲液罐、氣液混合器、實驗管路、支撐機構(gòu)，儲氣罐和儲液罐分別連接氣液混合器，氣液混合器連接到實驗管路入口，實驗管路出口連接氣液分離器;實驗管路包括三組U型玻璃管，三組U型玻璃管按階梯狀安裝到支撐機構(gòu)上，支撐機構(gòu)由支架、臥式導(dǎo)軌、立式導(dǎo)軌、滑輪組、卷揚機構(gòu)成，臥式導(dǎo)軌采用工字鋼，臥式導(dǎo)軌水平設(shè)置，立式導(dǎo)軌與臥式導(dǎo)軌相垂直，支架為階梯式的，支架的底部布置有腳輪，腳輪可沿臥式導(dǎo)軌行走，支架與立式導(dǎo)軌相對應(yīng)的一側(cè)設(shè)置有滾輪，滾輪可沿立式導(dǎo)軌行走，支架上還設(shè)置有上、下兩個吊環(huán)，一段繩索的兩端分別兩個吊環(huán)固定，立式導(dǎo)軌架的上端設(shè)置有滑輪組，滑輪組由固定在立式導(dǎo)軌架上端的定滑輪和動滑輪組成，動滑輪的下端有吊鉤，卷揚機與滑輪組之間通過鋼絲繩連接;實驗管路的各組U型玻璃管分別設(shè)置有差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、空隙率測定儀，各組U型玻璃管安裝的差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、空隙率測定儀分別與計算機連接。
上述方案中儲氣罐與空氣壓縮機連接，三組U型玻璃管在支架上的安裝方式為：三組U型玻璃管按照內(nèi)徑由大到小的方式從下到上安裝在支架上。
如圖1所示，這種管路可任意傾斜的氣液兩相流實驗裝置包括空氣壓縮機1、儲氣罐2、儲液罐4、氣液混合器3、實驗管路、支撐機構(gòu)，空氣壓縮機1與儲氣罐2連接，儲氣罐2和儲液罐4分別連接氣液混合器3，氣液混合器3連接到實驗管路入口，實驗管路出口連接氣液分離器5。實驗管路的入口處還安裝有電磁閥16，實驗管路的出口處也安裝有電磁閥16。
結(jié)合圖2所示實驗管路包括三組U型玻璃管6，三組U型玻璃管6按階梯狀安裝到支撐機構(gòu)上，三組U型玻璃管6在支架7上的安裝方式為：三組U型玻璃管6按照內(nèi)徑由大到小的方式從下到上安裝在支架7上，這樣安裝可以便于操作和觀察。支撐機構(gòu)由支架7、臥式導(dǎo)軌8、立式導(dǎo)軌9、滑輪組、卷揚機10構(gòu)成，臥式導(dǎo)軌8采用工字鋼，臥式導(dǎo)軌8水平設(shè)置，立式導(dǎo)軌9與臥式導(dǎo)軌8相垂直，支架7為階梯式的，支架7的底部布置有六對腳輪，每對腳輪分別設(shè)置在支架7底部的兩側(cè)，工字鋼相應(yīng)并排設(shè)置在支架7兩側(cè)的下方，腳輪可沿臥式導(dǎo)軌8行走，為了防止腳輪在工字鋼上行走時脫軌，腳輪的兩側(cè)設(shè)置掛式護翼11;支架7與立式導(dǎo)軌9相對應(yīng)的一側(cè)設(shè)置有滾輪12，立式導(dǎo)軌9設(shè)置在立式導(dǎo)軌架上，滾輪12可沿立式導(dǎo)軌9行走，支架7上還設(shè)置有上、下兩個吊環(huán)13，一段繩索的兩端分別兩個吊環(huán)13固定，立式導(dǎo)軌架的上端設(shè)置有滑輪組，滑輪組由固定在立式導(dǎo)軌架上端的定滑輪14和動滑輪15組成，動滑輪15的下端有吊鉤，卷揚機10與滑輪組之間通過鋼絲繩連接。將吊鉤鉤住兩個吊環(huán)13之間的繩索，啟動卷揚機10，隨著卷揚機10不斷纏繞鋼絲繩，滾輪12沿立式導(dǎo)軌9上行，支架7逐漸傾斜，此過程可根據(jù)需要任意選擇傾斜角度，進行研究。當(dāng)然，如果研究水平的實驗管路，不用啟動卷揚機，若選擇垂直的實驗管路，可將支架7完全豎直起來。
實驗管路的各組U型玻璃管6分別設(shè)置有差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、空隙率測定儀，各組U型玻璃管6安裝的差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、空隙率測定儀分別與計算機連接，此按照現(xiàn)有技術(shù)連接就可以。
綜上，此實驗裝置可實現(xiàn)在同一玻璃管段上進行水平管路、垂直管路和任意角度的傾斜管路模擬實驗，有較高的實效性。
作品名稱：“氣液兩相流動”實驗裝置
完成單位： 東北石油大學(xué)
