热扩散式油水两相流相含率测量方法研究.pdf

文档介绍：天津大学硕士学位论文

热扩散式油水两相流相含率测量方法研究


Research on the Heat Diffusion Method for
the Measurement of Phase Volume Fraction
of Oil/Water Two-Phase Flow







学科专业：检测技术与自动化装置
研 究 生：邹晨生
指导教师：张 涛 教授





天津大学电气与自动化工程学院
二零零八年八月
独创性声明

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签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日
中文摘要

油水两相流相含率测量在很多工业，尤其是石油开采及运输中具有重要的应
用价值。由于开采的原油环境复杂，且各相组分性质不同，目前对于油水两相含
率的测量仍是一个活跃的研究方向。
本文以实现一种低含油的油水两相流相含率测量方法为主要研究目标，在分
析国内外两相流检测技术的发展状况，总结现有一些两相流相含率的测量技术的
基础上，深入研究了基于热扩散原理的油水两相流相含率测量方法，并对求解油
相含率的影响因素进行误差分析，得出提高油相含率的测量精度的关键是加热器
上下游的温差精确测量的结论。
通过查阅相关资料，并进行实验研究，构建了基于热扩散法的油水两相流相
含率测量系统。完成了加热器和温度传感器的选型，设计了基于铂电阻温度传感
器以及 DS18B20 温度传感器的软硬件结构，并针对油相比热容的准确测量方法
进行了研究。
对测量系统中加热管道中的热场进行 Fluent 仿真，并结合实流研究，最终确
定了本测量系统下游温度传感器的测量位置，在距离加热器末端 500mm 处最佳，
进一步充实了热扩散式油水两相流含油率的测量方案。
最后在实验室进行了大量的实验。通过改进实验条件、完善温差测量技术以
及进行误差修正等方法，最终将含油率测量绝对误差基本控制在±5%以内，初
步实现了系统的设计目标。


关键词： 油水两相流 相含率 热扩散 温差测量 误差修正
ABSTRACT

Measurement of phase volume fraction is very important in m