阅读说明：本技术 气动循环式油水两相流等相份额流动分配装置 (Pneumatic circulating type oil-water two-phase flow equal-phase flow distribution device ) 是由 刘磊 孙宇晗 王珊 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种气动循环式油水两相流等相份额流动分配装置,包括进气管、进水管、进油管和主循环管道；主循环管道为“日”字形结构,“日”字形结构的左、右两侧分别为竖直上升流动管段、竖直下降流动管段,中部、下部分别为气液分层流倾斜下降管段、油水两相倾斜回流管段,上部为集气管；进气管的出口端与竖直上升流动管段的中下部连通,进水管、进油管的出口端均连入进气管上,集气管上设有排气口,竖直上升流动管段的最下端连接有排液口,竖直下降流动管段的下部设有油水两相流分配器。本发明使互不相溶的油水两相在主循环管道内循环流动、充分混合,将循环混合后的油水两相按等相份额的要求分配到管束的每个支管。(The invention relates to a pneumatic circulating type oil-water two-phase flow equal-phase flow distribution device, which comprises an air inlet pipe, a water inlet pipe, an oil inlet pipe and a main circulating pipeline, wherein the air inlet pipe is connected with the water inlet pipe; the main circulating pipeline is of a structure like a Chinese character 'ri', the left side and the right side of the structure like the Chinese character 'ri' are respectively provided with a vertical ascending flow pipeline section and a vertical descending flow pipeline section, the middle part and the lower part are respectively provided with a gas-liquid stratified flow inclined descending pipeline section and an oil-water two-phase inclined return pipeline section, and the upper part is provided with a gas collecting pipe; the outlet end of the air inlet pipe is communicated with the middle lower part of the vertical ascending flow pipe section, the outlet ends of the water inlet pipe and the oil inlet pipe are connected to the air inlet pipe, the air collecting pipe is provided with an air outlet, the lowest end of the vertical ascending flow pipe section is connected with a liquid outlet, and the lower part of the vertical descending flow pipe section is provided with an oil-water two-phase flow distributor. The invention makes the oil-water two phases which are not mutually soluble circularly flow and fully mix in the main circulating pipeline, and distributes the circularly mixed oil-water two phases to each branch pipe of the pipe bundle according to the requirement of equal phase portion.)

气动循环式油水两相流等相份额流动分配装置

技术领域

本发明涉及一种气动循环式油水两相流等相份额流动分配装置。

背景技术

油水两相流的相份额是油水两相流的重要参数之一。在一些诸如石油化工行业、机械重工等行业中，对油水两相流相份额的分配有着非常高的要求，不同管道中油水两相流的相份额的均匀度将会对下游设备运行的安全性、高效性、经济性等产生较大的影响。实验室中涉及油水两相流的管束或者多支管实验时，也需要一种简单可靠的装置来保证各支管内油水两相流的相份额相等。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种气动循环式油水两相流等相份额流动分配装置，其利用气动循环的原理使互不相溶的油水两相在主循环管道内循环流动、充分混合，将循环混合后的油水两相按等相份额的要求分配到管束的每个支管。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种气动循环式油水两相流等相份额流动分配装置，其特殊之处在于：

包括进气管、进水管、进油管和主循环管道；

所述主循环管道为“日”字形结构，“日”字形结构的左、右两侧分别为竖直上升流动管段、竖直下降流动管段，“日”字形结构的中部、下部分别为气液分层流倾斜下降管段、油水两相倾斜回流管段，“日”字形结构的上部为集气管，所述主循环管道中各拐点均连通；

所述进气管的出口端与竖直上升流动管段的中下部连通，进水管、进油管的出口端均连入进气管上，集气管上设有排气口，竖直上升流动管段的最下端连接有排液口，竖直下降流动管段的下部设有油水两相流分配器；

所述油水两相流分配器用于向外部管束或者多支管实现油水两相流的等相份额分配输出；

排液口上设有疏液阀。

进一步地，上述进气管水平连接于竖直上升流动管段的中下部，进气管上装有进气调节阀以及气流单相阀，进气管的进气口可与外部高压气源连接。打开进气调节阀，高压气源中的气体可通过进气管进入主循环管道的竖直上升流动管段。气流单相阀使气体只能单方向流动，也可避免油和水向气源流动。

进一步地，上述进水管竖直连接于进气管，进水管上装有进水调节阀以及水流单相阀，进水管的进水口可与外部水管连接。打开进水调节阀，水即可通过进水管先流入进气管而后进入主循环管道的竖直上升流动管段。水流单相阀使水在进水管内只能单方向流动，也可避免油和气向进水管内流动。

进一步地，上述进油管竖直连接于进气管，进油管上装有进油调节阀以及油流单相阀，进油管的进油口可与外部油管连接。打开进油调节阀，油即可通过进油管先流入进气管而后进入主循环管道的竖直上升流动管段。油流单相阀使油在进油管内只能单方向流动，也可避免水和气向进油管内流动。

进一步地，上述集气管上装有压力定值器，可以调节主循环管道内的压力，并通过集气管的排气口将集气管中的气体在一定压力下排出。

进一步地，上述油水两相流分配器的周边均匀分布多个分配孔，分配孔用于与外部管束或者多支管连接。

本发明的优点：

本发明采用气动的方法，高压气体带动管道内的油水两相流循环流动、充分混合，并提供压力使油水两相流通过分配器向外部管束或者多支管进行油水两相流的分配输出，使各支管中油水两相流的相份额相等；本发明原理易于理解、结构简单、操作方便，可以大大节约油水两相流等相份额分配的成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2是本发明的实施示意图；

图3是油水两相流分配器的截面示意图。

其中，1、进气口，2、排气口，3、排液口，4、输水口，5、输油口，6、油水两相流分配器，7、竖直上升流动管段，8、气液分层流倾斜下降管段，9、竖直下降流动管段，10、油水两相倾斜回流管段，11、集气管，12、进油管，13、进水管，14、进气调节阀，15、气流单向阀，16、疏液阀，17、压力定值器，18、进油调节阀，19、进水调节阀，20、水流单向阀，21、油流单向阀，22、进气管；61、主体结构；62、分配孔。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

参见图1和图2，一种气动循环式油水两相流等相份额流动分配装置，包括进气管22、进水管13、进油管12和主循环管道。

所述主循环管道为“日”字形结构，“日”字形结构的左、右两侧分别为竖直上升流动管段7、竖直下降流动管段9，“日”字形结构的中部、下部分别为气液分层流倾斜下降管段8、油水两相倾斜回流管段10，“日”字形结构的上部为集气管11，所述主循环管道中各拐点均连通。

所述进气管22的出口端与竖直上升流动管段7的中下部连通，进水管13、进油管12的出口端均连入进气管22上，集气管11上设有排气口2，竖直上升流动管段7的最下端连接有排液口3，竖直下降流动管段9的下部设有油水两相流分配器6；所述油水两相流分配器6用于向外部管束或者多支管实现油水两相流的等相份额分配输出；排液口3上设有疏液阀16。

参见图3，所述油水两相流分配6，其主体结构61为短圆筒，其上下两端与竖直下降流动管段9同心连接。在短圆筒的侧壁上均匀分布着多个分配孔62，分配孔62用于与外部管束或者多支管的连接。

优选地，进气管22水平连接于竖直上升流动管段7的中下部，进气管22上装有进气调节阀14以及气流单相阀15，进气管22的进气口1可与外部高压气源连接。打开进气调节阀14，高压气源中的气体可通过进气管22进入主循环管道的竖直上升流动管段7。气流单相阀15使气体只能单方向流动，也可避免油和水向气源流动。

优选地，进水管13竖直连接于进气管22，进水管13上装有进水调节阀19以及水流单相阀20，进水管13的进水口4可与外部水管连接。打开进水调节阀19，水即可通过进水管13先流入进气管22而后进入主循环管道的竖直上升流动管段7。水流单相阀20使水在进水管内只能单方向流动，也可避免油和气向进水管内流动。

优选地，进油管12竖直连接于进气管22，进油管12上装有进油调节阀18以及油流单相阀21，进油管12的进油口5可与外部油管连接。打开进油调节阀18，油即可通过进油管12先流入进气管22而后进入主循环管道的竖直上升流动管段7。油流单相阀21使油在进油管内只能单方向流动，也可避免水和气向进油管内流动。

优选地，集气管11竖直连接于主循环管道的上方，集气管11上装有压力定值器17，可以调节主循环管道内的压力，并通过集气管11的排气口2将集气管中的气体在一定压力下排出。

本发明中，可通过调节进油流量和进水流量使主循环管道中油与水的相份额维持在所要求的值。油气水三相分别通过进气管、进水管、进油管进入主循环管道后，在气体的带动下三相流体在主循环管道的竖直上升流动管段内呈现为油气水三相的上升流动，在竖直上升流动管段7与气液分层流倾斜下降管段8的接口处有部分气体进入集气管11。剩余气体在气液分层流倾斜下降管段8中与液体分离，在气液分层流倾斜下降管段8与竖直下降流动管段9的接口处进入集气管。

本发明中，可通过调节进气流量，使油水两相倾斜回流管段10中的回流流量大于油水两相流分配器6向外部管束或者多支管所分配输出的流量，保证油水两相的充分混合。

本发明中，可通过调节进水流量、进油流量以及油水两相的分配输出流量，使竖直下降流动管段9中的液位高度位于油水两相流分配器6和气液分层流倾斜下降管段8之间，保证气动循环式油水两相流等相份额流动分配装置的合理运行。

本发明中，油水两相在主循环管道内充分循环混合后，通过油水两相流分配器6向外部管束或者多支管实现油水两相流的等相份额分配输出。

本发明的实施方案包括以下步骤：

1)首先，打开进油调节阀18、进水调节阀19及压力定值器17，通过输油口5、输水口4分别向管道内充入一定的油和水，使进油管12、进水管13及竖直上升流动管段7中液体的液面高度接近竖直上升流动管段7和气液分层流倾斜下降管段8的交界处。关闭输油阀18、输水阀19及压力定值器17；

2)然后，打开进气调节阀14，并调节压力定值器17，使高压气体从进气口1进入管道内，在竖直上升流动管段7内形成油水气三相流，并带动油水两相流循环流动。其中，气体在竖直上升流动管段7、气液分层流倾斜下降管段8与集气管11的交界处，从三相流中分离进入集气管11，最后由排气口2排出装置；

3)等待一段时间，油水两相流充分混合后，即可开放油水两相流分配器6。装置内，由压力定值器17控制的高压驱使充分混合的油水两相流进入油水两相流分配器6，在与油水两相流分配器6连接的各个支管内实现油水两相流的等相份额分配；

4)操作结束后，关闭进气调节阀14、进油调节阀18和进水调节阀19，并打开疏液阀16，这时剩余液体可以从排液口3排出。亦可关闭疏液阀16，打开进油调节阀18和进水调节阀19，补充油水两相，重复上述步骤，继续操作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，本领域的技术人员其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换。所以，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。