一种引射式段塞流消除装置
技术领域
本实用新型涉及多相管流集输技术领域，具体说是一种引射式段塞流消除装置。
背景技术
段塞流是多相管流最常遇到的一种流型，是一种典型的工况，在许多操作条件下(正常操作、启动、输量变化)混输管道中常出现段塞流。其特点是气体和液体交替流动，充满整个管道流通面积的液塞被气团分割，气团下方沿管底部流动的是分层液膜。管道内多相流体呈段塞流时，管道压力、管道出口气液瞬时流量有很大波动，并伴随有强烈的振动，对管道与管道相连的设备有很大的破坏，使管道下游的工艺设备很难正常工作。例如，在油气工业中，段塞流时产生的流量和压力的剧烈波动往往会迫使下游关闭设备，造成停产，甚至会损坏管道或油气处理设备。因此发明段塞流消除装置，对工业生产具有重要的意义。
工程上经常通过采用以下方法避免出现严重段塞流：一是改变管道及其设备设计，如安装陆上段塞捕集器，或者加大分离器的尺寸，增大缓冲能量等。二是改变操作工况，例如增大流动管线的压力或流量。三是通过采取各种措施消除严重段塞流，例如节流法气举法、海底分离、泡沫法、扰动法、PID控制法等。这些方法操作过程都很复杂，成本很高。
实用新型内容
针对以上问题，本实用新型设计了一种引射式段塞流消除装置，用初步分离出来的气体的能量来引流初步分离的液体，实现将间歇性段塞流转换为气液两相的共同流动，消除段塞流对管道系统及工艺设备的影响。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种引射式段塞流消除装置，包括进口管、下倾管、分气管、积液立管、引液管、喷嘴、文丘里喷嘴和出口管；所述进口管通过对冲三通与下倾管、分气管连接；所述对冲三通的向下出口连接下倾管、向上出口连接分气管；下倾管和分气管之间通过降液管相连通；所述分气管另一端通过文丘里喷嘴与出口管连接；喷嘴进口端与分气管连接，出口端位于文丘里喷嘴喉部；所述下倾管的另一端与积液立管垂直连接；所述积液立管通过引液管接入文丘里喷嘴与喷嘴组成的环形空间。
进一步的，所述进口管与进口连接法兰连接，出口管与出口连接法兰连接。
进一步的，所述下倾管的倾角为10°～30°。
进一步的，所述分气管方向为水平或上倾。
进一步的，所述降液管设置为一根或多根。
进一步的，所述喷嘴和文丘里喷嘴同轴心；喷嘴和分气管无缝固定连接；喷嘴的出口外径小于文丘里喷嘴的喉部内径。
进一步的，所述下倾管通过液路三通向上出口与积液立管连接；所述液路三通的向下出口连接排污阀。
进一步的，引液管一端伸入积液立管中或伸入液路三通中。
本实用新型有以下优点：
1.具有管道式的紧凑结构，使得体积小、占用面积少、便于安装、经济实用。
2.结构简单，没有运动部件，运行稳定可靠。
3.装置管径小，抗压力、冲击力的能力优于传统的大型分离器式段塞流消除装置。
4.依靠流体自身能量消除段塞流，无须外部能源。
附图说明
图1为本实用新型实施例所提供的引射式段塞流消除装置的外观示意图。箭头为流体流动方向。
图2为本实用新型实施例所提供的引射式段塞流消除装置的剖视示意图。箭头为流体流动方向。
其中：进口管1、对冲三通2、下倾管3、分气管4、降液管5、液路三通6、积液立管7、喷嘴8、引液管9、文丘里喷嘴10、出口管11、排污阀12、进口连接法兰13、出口连接法兰14。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1～2所示，一种引射式段塞流消除装置，包括进口管1、下倾管3、分气管4、积液立管7、引液管9、喷嘴8、文丘里喷嘴10和出口管11。所述进口管1通过对冲三通2与下倾管3、分气管4连接；所述对冲三通2的向下出口连接下倾管3、向上出口连接分气管4；所述下倾管3的倾角为10°～30°,所述分气管4方向为水平或上倾。下倾管3和分气管4之间通过降液管5相连通；所述降液管5设置为一根或多根。
所述分气管4另一端通过文丘里喷嘴10与出口管11连接；喷嘴8进口端与分气管4连接，出口端位于文丘里喷嘴10喉部；所述喷嘴8和文丘里喷嘴10同轴心；喷嘴8和分气管4无缝固定连接；喷嘴8的出口外径小于文丘里喷嘴10的喉部内径。
所述下倾管3通过液路三通6向上出口与积液立管7连接；所述液路三通6的向下出口连接排污阀12。所述积液立管7通过引液管9接入文丘里喷嘴10与喷嘴8组成的环形空间。引液管9一端伸入积液立管7中或伸入液路三通6中。
所述进口管1与进口连接法兰13连接，出口管11与出口连接法兰14连接，便于本实用新型装置安装。
本实用新型公开一种间歇段塞流转换为连续环状流的装置以及具体实施细则。当间歇性的段塞流由进口管1进入段塞流消除装置时，首先通过对冲三通2的气液预分离作用，段塞流中的大部分的液塞由于惯性的作用直接进入下倾管3，进而经液路三通6流入积液立管7，而气弹中的大部分气体则进入分气管4。对冲三通2不要求实现气液的完全分离，分气管4中有较多的液体时，由于重力作用可以通过降液管5流入下倾管3中；而下倾管3中的气体较多时，则气体也可通过降液管5再次进入分气管4中。从分气管4中流出的气流由喷嘴8喷出，由于喷嘴的节流降压作用，在喷嘴8出口处产生低压，该低压能够将积液立管7中的液体抽吸进入文丘里喷嘴10中，实现气液的共同流动。这样就完成了将间歇性段塞流转变为气液两相的共同流动。
本实用新型装置首先可以对段塞流中的液塞进行捕集，将液塞捕集到下倾管3、液路三通6以及积液立管7中；然后紧跟液塞的气弹则流过分气管4后进入喷嘴8喷出，产生的低压引流捕集的液体，使气液共同流动。经过引流混合的气液两相加速流过文丘里喷嘴10的喉部之后进入文丘里喷嘴10的扩散段，流通面积增大，有利于流体压力的恢复和气液两相的充分混合，实现了气液能量的交换，使得气液两相稳定向前流动，避免了段塞流时气液能量时间和空间上的分布不均引起的系统震动。
此外，本实用新型还有两方面的有益效果：一方面是，在段塞流中的气流流量较大时，气流流经喷嘴时产生的低压对捕集的液体的抽吸作用也越大，即大的气量可以携带更多的液体共同流动，降低了瞬时的空泡率，这样实现了气液两相的共同流动；另外一方面，当在段塞流中的气流流量较小时，则气流流经喷嘴时产生的低压对捕集的液体的抽吸作用也越弱，甚至液体可以依靠自身的惯性进入文丘里喷嘴中，将气体融入液体中，形成泡状流，有效的防止了段塞流的形成。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
