减压释放水中溶解气对水装置流量稳定性的影响

doi:10.11949/0438-1157.20191455

化工学报 ›› 2020, Vol. 71 ›› Issue (5): 2069-2075.DOI: 10.11949/0438-1157.20191455

减压释放水中溶解气对水装置流量稳定性的影响

刘雨豪^1,²(),徐英^1,²(),张涛^1,²,冯庆华³,齐锋锋⁴

^1.天津大学电气自动化与信息工程学院，天津 300072
^2.天津市过程检测与控制重点实验室，天津 300072
^3.中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司，四川成都 610051
^4.天津市天大泰和自控仪表技术有限公司，天津 300072

收稿日期:2019-11-29 修回日期:2020-02-26 出版日期:2020-05-05 发布日期:2020-05-05
通讯作者: 徐英
作者简介:刘雨豪（1995—），男，硕士研究生，lyh_nat@tju.edu.cn
基金资助:
国家重点研发计划项目(2018YFF01013802);天津市自然科学基金项目(18JCZDJC31600)

Effect of releasing dissolved gas from water though decompression on flow stability of water facility

Yuhao LIU^1,²(),Ying XU^1,²(),Tao ZHANG^1,²,Qinghua FENG³,Fengfeng QI⁴

^1.School of Electrical and Information Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
^2.Key Laboratory for Process Measurement and Control, Tianjin 300072, China
^3.Petro China Southwest Oil & Gasfield Company, Chengdu 610051, Sichuan, China
^4.Tianjin TJ. UNI TaiHe Automation Control & Instrument Co. , Ltd. , Tianjin 300072, China

Received:2019-11-29 Revised:2020-02-26 Online:2020-05-05 Published:2020-05-05
Contact: Ying XU

摘要/Abstract

摘要：

针对水流量标准装置分析了水中溶解气对流量稳定性和计量精度的影响，并安装了微泡排气阀进行对比实验。经理论分析和实验测试表明，水中溶解气在经历减压过程后会由于前后端压差而分离析出，然后形成游离的微小气泡，这些微小气泡在水中继续流动，这会影响水流量标准装置的流量稳定性和计量精度，当水流经微泡排气阀后，微泡排气阀可以捕捉从水中分离析出的微小气泡，从而提高了水流量装置的流量稳定性和计量精度，可使流量稳定性达到0.1%～0.2%的水平，为水流量标准装置的设计和流量稳定性的研究分析了一种新的影响因素并就此提供了解决方案。

关键词: 流量稳定性, 气泡, 溶解性, 亨利定律, 减压释放

Abstract:

The effect of dissolved gas in water on the flow stability and measurement accuracy are analyzed for water flow, and a microbubble exhaust valve was installed for comparison experiments. The theoretical analysis and experimental tests show that the dissolved gas in water will separate and precipitate due to the pressure difference between the front and rear ends after undergoing the decompression process, and then form free tiny bubbles, which will affect the flow stability and measurement accuracy of the water-flow calibrated facility. When water flows through the microbubble exhaust valve, it can capture the tiny bubbles separated from the water, thus improving the flow stability and measurement accuracy of the water flow device. The microbubble exhaust valve can make the flow stability reach the level of 0.1%－0.2%, and put forward a new influence factor for the design of water flow standard device and the study of flow stability.

Key words: flow stability, bubble, solubility, Henry s law, gas releasing by decompressing

中图分类号:

O 642

刘雨豪, 徐英, 张涛, 冯庆华, 齐锋锋. 减压释放水中溶解气对水装置流量稳定性的影响[J]. 化工学报, 2020, 71(5): 2069-2075.

Yuhao LIU, Ying XU, Tao ZHANG, Qinghua FENG, Fengfeng QI. Effect of releasing dissolved gas from water though decompression on flow stability of water facility[J]. CIESC Journal, 2020, 71(5): 2069-2075.

图/表 8

图1 溶解气析出实验装置

Fig.1 Dissolved gas precipitation experimental device

图2 减压释放溶解气微小气泡析出

Fig.2 Released dissolved gas tiny bubbles during decompression

表1 水泵频率27 Hz累积时间之内流量稳定性

Table 1 Flow rate stability within cumulative time of pump frequency 27 Hz

测试时间	无微泡排气阀流量稳定性/%	有微泡排气阀流量稳定性/%
第1分钟内	0.315	0.250
第2分钟内	0.301	0.208
第3分钟内	0.316	0.192
第4分钟内	0.328	0.220
第5分钟内	0.318	0.201
第6分钟内	0.290	0.200
第7分钟内	0.245	0.184
第8分钟内	0.235	0.200
第9分钟内	0.197	0.180
第10分钟内	0.240	0.220

表2 水泵频率38 Hz累积时间之内流量稳定性

Table 2 Flow rate stability within the cumulative time of the pump frequency 38 Hz

测试时间	无微泡排气阀流量稳定性/%	有微泡排气阀流量稳定性/%
第1分钟内	0.257	0.174
第2分钟内	0.277	0.165
第3分钟内	0.309	0.166
第4分钟内	0.300	0.180
第5分钟内	0.286	0.180
第6分钟内	0.348	0.167
第7分钟内	0.317	0.186
第8分钟内	0.309	0.120
第9分钟内	0.286	0.220
第10分钟内	0.260	0.196

表3 累积时间之间流量稳定性

Table 3 Flow stability between accumulated times

水泵频率/Hz	无微泡排气阀流量稳定性/%	有微泡排气阀流量稳定性/%
27	0.234	0.170
38	0.268	0.159

图3 累积时间之间流量稳定性对比

Fig.3 Comparison of flow stability between accumulated time

图4 累积时间内流量稳定性对比

Fig.4 Comparison of flow stability during cumulative time

图5 溶解气动态平衡图

Fig.5 Dissolved gas dynamic balance diagram

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