三通管型分流分相式氣液兩相流體流量計(jì)
三通管的相分離特性：三通管是一種***簡(jiǎn)單的多通道元件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用管道系統(tǒng)中。它可以將主管流入的流體均勻地或按要求分配到兩個(gè)支管中，也可以將兩支管內(nèi)的流體匯入主管中。對(duì)于單相流體,三通管的分配特性和阻力特性相對(duì)較為簡(jiǎn)單，每一支管所分配的流量多少完全取決于各自的阻力大小。而在兩相流體中，三通管的分配特性就要復(fù)雜得多，除了流量分配外，還存在相的分配問(wèn)題。
圖2-1 T-型三通示意圖
式中 X1—主管入口干度
X3—側(cè)支管內(nèi)的干度 G3—側(cè)支管內(nèi)的質(zhì)量流速，Kg/m2s G1—主管入口質(zhì)量流速，Kg/m2s
上式適用于空氣—水兩相流和蒸汽—水兩相流。從式中可以看出，T型三通的相分離現(xiàn)象是十分嚴(yán)重的，幾乎接近于完全相分離，即從主管流入的氣體全部流進(jìn)了側(cè)支管，用公式來(lái)表示就是： 
為確定上述 G3的臨界值，Seeger〖35〗了下面的計(jì)算式： 
三通型分流分相式氣液兩相流體流量計(jì)組成原理：
圖 2-2 是三通管型氣液兩相流體流量計(jì)組成原理圖。為了擴(kuò)大測(cè)量范圍，提高氣體流量的測(cè)量精度，采用了三個(gè)相并聯(lián)的三通管來(lái)分離氣體。側(cè)支管（3）的內(nèi)徑與主管（1）相同。側(cè)支 管垂直布置并具有足夠的高度。側(cè)支管與集氣管（5）之間通過(guò)一個(gè)小孔（4）相連通，該小孔的孔徑小于側(cè)支管內(nèi)徑的五分之一。小孔的作用在于增加阻力控制流量，同時(shí)也可以防止主管中一些尺寸較大的液滴沖入集氣管內(nèi)，另外還可以使上升氣流在小孔前形成一個(gè)較強(qiáng)的自然旋渦，進(jìn)一步分離氣體攜帶的水分。節(jié)流孔板（9）的作用在于調(diào)節(jié)回路的阻力，改善分流系數(shù)的特性，以及調(diào)整流量計(jì)的測(cè)量范圍。
圖2-2 三通管型分流分相式兩相流體流量計(jì)1. 2. 3. 4. 5. 6. 主管 直通支管 側(cè)支管 小孔 集氣管 氣體測(cè)量管7. 8. 9.氣體流量計(jì) 匯合三通 節(jié)流孔板
氣液兩相流體從主管（1）進(jìn)入流量計(jì)，在三通管組內(nèi)被分成兩部分。一部分經(jīng)過(guò)側(cè)支管（3）和小孔（4）變成單相氣體后進(jìn)入集氣管（5），再經(jīng)氣體測(cè)量管（6）和氣體流量計(jì)（7）流入?yún)R合三通（8）。稱這一回路為分流體回路，這一部分氣體為分流體。另一路經(jīng)過(guò)直通支管（2）和節(jié)流孔板（9）流入?yún)R合三通（8）與分流體匯合。稱這一回路為主流體回路，這一部分兩相流體為主流體。兩股流體混合后從匯合三通流向下游管道。
根據(jù)質(zhì)量守恒原理還可得到下列關(guān)系式： 
總分流系數(shù) K 和氣相分流系數(shù) KG：
從圖 2-2 可以看出，分流體回路和主流體回路之間為并聯(lián)關(guān)系。根據(jù)并聯(lián)回路的性質(zhì)，分流體回路的總壓降?P3應(yīng)等于主流體回路的總壓降?P2。依據(jù)這一關(guān)系就可推導(dǎo)出總分流系數(shù) K 和氣相分流系數(shù) KG。
式中 ξ3—分流體回路的總阻力系數(shù) A3—氣體測(cè)量管的流通截面積，m2 V3—氣體測(cè)量管內(nèi)的氣體流速，m/s
主流體回路的總壓降?P2主要由三通管的分配壓降?P21、流過(guò)孔板的壓降?P22、沿程阻力損失?P23以及在匯合三通上的壓降?P24組成。其中?P22所占比例***大，其余各項(xiàng)相對(duì)較小。因此，可以將主回路看作是一個(gè)以孔板為主的阻力件。
應(yīng)用兩相流理論中的分相模型【42】仿照林宗虎公式【57】的推導(dǎo)方法，可以導(dǎo)出主流體回路的兩相流特性關(guān)系式：
式中 ξ2—主流體回路的總阻力系數(shù) A2—主流體回路的流通截面積，m2
將式（2-11）和（2-12）代入式（2-10）并整理即可得到?P2的計(jì)算式： 
將式（2-6）、（2-8）代入式（2-13），并令式（2-13）和（2-9）的等號(hào)右邊相等，就可得到總分流系數(shù) K 的計(jì)算式： 
將式（2-14）代入式（2-5）即可得到氣相分流系數(shù) KG的計(jì)算式： 
在結(jié)構(gòu)參數(shù)和兩相流體的液相、氣相密度比確定的情況下，系數(shù) C、D均為常數(shù)?？偡至飨禂?shù) K 與被測(cè)兩相流體的干度 X1成線性關(guān)系，而氣相分流系數(shù) KG與 X1的倒數(shù)成線性關(guān)系。
在兩相流體的流量干度測(cè)量范圍確定的情況下，可以根據(jù)式（2-15）和（2-16）設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以選配適當(dāng)?shù)臍怏w流量計(jì)。
如果已知流量 M1或者能夠通過(guò)其它方法測(cè)得流量 M1，就可以用式（2-4）計(jì)算出總分流系數(shù) K，然后再應(yīng)用式（2-14）計(jì)算出兩相流體的干度 X1?？傊?，在應(yīng)用三通型分流分相式氣液兩相流體流量計(jì)時(shí)，必須已知流量和干度中的一個(gè)參數(shù)，才能測(cè)量出另外一個(gè)參數(shù)。這說(shuō)明該三通型分流分相式氣液兩相流體流量計(jì)是一種單參數(shù)兩相流體流量計(jì)。
但與其它單參數(shù)氣液兩相流體流量計(jì)相比，三通管型分流分相式氣液兩相流體流量計(jì)中的氣體流量計(jì)完全在單相流體的狀態(tài)下工作。因此，它的***大優(yōu)點(diǎn)在于工作可靠性高，流量計(jì)選型靈活，可以采用各種高精度寬量程比的氣體流量計(jì)，如：渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、熱式質(zhì)量流量計(jì)等。
從而可以大幅度提高流量干度的測(cè)量精度和測(cè)量范圍。