多相流参数的测量技术
多相流实验技术的使用方法
多相流实验技术的使用方法多相流实验技术是研究物质在多相条件下流动特性的重要手段之一。
在石油、化工、环境工程等领域广泛应用。
今天，我们将来探讨一下多相流实验技术的使用方法。
首先，多相流实验之前需要做好准备工作。
准备工作包括仪器设备的选择、实验样品的制备以及实验环境的控制等。
在仪器设备的选择方面，根据实验需求选择合适的设备，如流速计、压力传感器以及相态变化探测仪等。
对于实验样品的制备，需要注意样品的配比、混合方式以及液相、气相的性质等。
此外，为了保证实验结果的准确性，还需要对实验环境进行严格控制，如温度、湿度和压力等。
其次，多相流实验中常用的技术包括流型观测和流动参数测量。
流型观测可以通过高速摄影技术来实现，利用高速相机记录下不同流型下物质的运动轨迹和相互作用情况。
这种观测方法可以直观地展现多相流的流动特性，如气泡运动、液滴形变等。
而流动参数的测量可以通过选择合适的传感器和测量装置来实现，如流速计、压力传感器和浊度计等。
这些传感器可以帮助我们获取多相流的流速、压力、浓度等关键参数，进而分析多相流的流动规律。
另外，多相流实验技术的使用方法还包括模型的选择和实验设计。
在进行多相流实验时，我们可以选择合适的流动模型进行研究。
流动模型的选择应根据实际需求和研究领域来确定，如泡状流、液滴流、雾化流等。
不同的流动模型有不同的特点和研究对象，选择合适的模型可以更好地反映实际情况。
而实验设计是多相流实验中的另一个重要环节。
在设计实验时，我们需要考虑实验参数的选择、实验过程的控制以及数据的采集等。
合理的实验设计可以提高实验的可靠性和可重复性，确保实验结果的准确性。
此外，多相流实验技术的使用方法还需要注意实验过程的安全性和实验结果的分析。
在进行多相流实验时，我们需要遵守实验操作规程，佩戴个人防护用具，并确保实验环境的安全和稳定。
对于实验结果的分析，我们需要采用合适的数据处理方法，如平均值求取、回归分析和相关性分析等。
这些分析方法可以帮助我们从海量的实验数据中提取有用的信息和规律，为进一步的研究提供支持。
第十三章_多相流计量技术
测量相位速度和相位横截面分数
为了测量管道中三种组分的体积流量，需 要建立三个平均速度和三个相位截面。因此， 需要测量五个量（三个速度和两个相位分数）。
当然，这个难以达到的测量要求可以通过分离
或均相化来减少。
通过相分离，就没有测量截面持率的需要了，而 三个体积流量可以通过传统单相计量技术来测定。但 是，相分离是很昂贵的，而且在很多情况下很难实现。 如果通过使混合物均相化来均衡速度也可以把测量要 求减少到三个。这是更经济的选择而且是一些商用流 量计的核心。但是，能够达到均相化的范围总是有限 的。
测试持液率
测试各相速 度速度
测试各相 密度
体积流量
质量流量 图 1 油气水三相流量测试原理图
M=αγgσg+βγwσw+[1-(α+β)]γoσo
也常采用两种简化方式来降压上述测量的难度。两种方法 是部分分离和均相化。部分分离是将三相流体分离成气液 两相，以便更多的利用常规单相计量技术来计量分离相。 均相化是将流体在计量前均相处理，则可以认为名相流速 相等，整个横截面密度相等，这两种方法均降低了所需测 量数据的个数和难度。
多相流的计量主要计量其各组分含率和流速。
没有方法能够理论上预测这种关系，因此，一定要通 过校准来确定这些关系。但不可能在测量技术应用的 所有情况下校准，而且这种方法并不总是有效的。校 准方法通常可以通过神经网络技术来得到增强，这种 技术可以高精度地确定函数关系。然而，这种技术虽 然有用，但不能解决基本问题，也就是说校准只用于 实施校准的情况下。
因此，两种计量方法都有本质的缺陷， 正是由于这个原因迄今为止还没有获得
完全令人满意的计量方法。
三、测量方法
多相流性能测试技术的研究及其应用
多相流性能测试技术的研究及其应用多相流是指两种或两种以上的不同物质同时存在于同一空间中，并且彼此之间的相互作用使它们不呈现出单一的运动状态。
通常可以分为气-液、固-液、液-液和气-固-液等情况。
在许多工业和科学领域，多相流的运动及其特性是十分重要的，因此研究多相流性能测试技术是十分必要的。
一、多相流性能测试技术研究的现状多相流性能测试技术是一个相对较新的领域，目前国内外关注度高，相关研究成果得到了很好的实践应用和推广。
可以确定的是，多相流的监测和测量技术模型的研究是一个充满挑战和机遇的领域，许多科学家已经开展了许多研究性工作，如多相流的流体力学分析、数据采集及分析、测量技术、控制技术的研究等。
当前，国内外多相流性能测试技术主要集中在以下几个方面：1. 传统测试方法：传统的测试方法通常通过试验的物理实验室进行，例如研究人员使用实验室内的流动管道来模拟不同介质之间的传输和反应等。
这种方法的测试成本相对较低，测试准确度也高。
但是，受制于实验室能力和成本因素，其测试范围相对较窄。
2. 光学测试方法：光学测试技术意味着使用光学仪器，如激光测速仪、高速摄像机等来监测多相流动态变化过程。
由于光学测试具有在线、无损、非侵入性等特点，能够实时获取目标物质多个维度、高精度、大范围的数据，其应用前景非常广阔。
但是，相较于传统测试方法，光学测试设备的费用显然更高。
3. 数值模拟方法：数值计算方法可以为多相流研究提供一个全面的理论基础。
利用计算机模拟多相流，可以预测流量、压力分布、速度分布、液膜厚度和空气剪切层等多相流参数分布以及相互作用等数量性和质量性的信息。
但是，其可靠性和精度方面存在一定的误差，需要不断优化。
二、多相流性能测试技术的应用在工业生产和科学研究等领域，多相流性能测试技术具有广泛的应用前景，其中最主要的应用领域包括石油化工、核污染监测、环保工业、冶金矿业、水利水电工程等。
1. 石油化工：石油化工工业中的制造过程中，大量的多相流现象常常会发生，例如气液、固液和液液混合物，因此多相流性能测试技术可以用于流量和质量分析。
第三章--多相流及其测量方法
解：取管道直径为流体系统的特征尺寸，则拟流体假设成立 的最小管道直径D为：
D=L/0.01=10-3/0.01=0.1m
第三章 多相流及其测量方法
9
3.2 常见的多相流的分类及特点
颗固粒相尺颗寸粒的尺统寸计、分形布状：及分布是颗粒 相按的粒重径要的物颗理粒特数性分参布数密度 颗按粒粒形径状的及颗尺粒寸质与量颗分粒布形密成度关系 颗颗密粒粒切相相：尺的结寸平晶呈均形正尺成态寸的分表颗布示粒方，式有：各种 结线晶性形平状均；粒粉径碎形成颗粒基本保 持表结面晶积形平状均；粒由径雾化产生的 1m体m积以表下面的积玻平璃均颗粒粒径及小液滴 由质于量表平面均张粒力径作用，基本呈球形； 当重力影响大时，悬浮液滴趋于 最小阻力形状。
（5）气液液、气液固和液液固多相流 。
第三章 多相流及其测量方法
4
3.2 常见的多相流的分类及特点
（1）气液两相流 气体和液体物质混合在一起共同流动称为气液两相流。它又分为 单组分工质(如水-水蒸气的汽液两相流)：汽、液两相都具有相 同的化学成分，汽液两相流在流动时根据压力和温度的变化会发生 相变，即部分液体能汽化为蒸汽或部分蒸汽凝结成液体；
第三章 多相流及其测量方法
主要内容如下：
一、了解多相流的概念 二、熟悉工业中常见的两相及多相流的分类及特点 三、了解多相流的基本特性参数 四、熟悉水平管中两相流的主要流型 五、了解两相流的主要参数测量方法
第三章 多相流及其测量方法
1
3.1 多相流的概念
1、相的概念
物理学:自然界中物质的态，如固态、液态和气态； 热力学：物体中每一个均匀部分，可以有固相、液相和气相，统称单相物体；
(4) 液液两相流 两种互不相溶的液体混合在一起的流动称液液两相流。 （油5田）开气采液与液地、面气运液输固、和分液离液、固排多污相中流的油水两相流，化工过程中的乳 浊液流气动体、、物液质体提和纯固和体萃颗取粒过混程合中在大一量起的的液流液动混称合气物液流固动三均相是流液；液两 相流的气工体程与实两例种。不能均匀混合、互不相溶的液体混合物在一起的共同流
多相流量计原理
*
文丘里流量计 ——基本计算公式
差压式流量计的基本方程：
Qv ——体积流量； Qm ——质量流量； C——流出系数（Discharge coefficient）； E——渐进速度系数； d——节流元件内径（如喷嘴喉部）； ε——流束膨胀系数，对于液体ε=1； ρ1——节流件上游流体工作状态下的密度； ΔP—节流件前后的压差； β——节流件内径与测量管内径之比 β=d/D； D——测量管内径。
典型的测量准确度
5
准确度 重复性
6
毛液量 ±5-10%（相对误差） ±5%
气量 ±10% （相对误差） ±5%
含水率 ±2% （绝对误差） ±1%
置信度为90%
海默多相流计性能及结构 海默MFM2000 LG型（低含气型）
数据处理系统组成
压力变送器、温度变送器
双能伽马传感器
文丘里流量计
C
B
A
D
海默多相流计性能及结构 ——海默MFM2000 LG型（低含气型）
仪表测量范围
含水率测量范围 0-100%
含气率测量范围 0-15%
流量测量范围 8:1
典型的测量准确度
5
准确度 重复性
DUAL
DP
TT
PTLeabharlann DPDPQmass total
Q oil = ( 1-GVF ).( 1-WLR ) . Q total Q water = ( 1-GVF ).WLR . Q total Q gas = GVF . Q total
ag
SINGLE
3’’ Venturi Meter
GROSS FLOW
2
通过对分离器的压力控制进行气体排放并对气体进行计量
多相流流量检测综述
1 多相流检测综述多相流是两个及以上的相组合在一起，且具有明显相间界面的流动体系。
这种现象在工业过程如能源、石油、化工、医药等中广泛存在，且起着重要的作用。
而为了对多相流进行科学研究，以及让多相流在工程实际中起到良好的作用，就需要对其过程机理和状态有清楚的描述，对其过程参数有准确的检测。
而在工业过程中，由于工程实际以及对过程监控的要求，多相流各相的实时流量检测是十分重要的，因此多相流流量也是多相流过程参数中，最为主要的需要检测与控制的参数。
多相流检测亦可根据其检测方式的不同分为直接法和间接法。
直接法可以通过直接测量检测到待测参数，而间接法需要在测量值与待测参数之间建立关系式，通过得到的测量值来计算待测参数。
而对于多相流流量的测量，既有直接测量的方法，也有间接法来测量。
2 多相流流量检测方法2.1 差压流量计差压流量计的原理是：让流体通过节流组件，在节流组件前后流体会有压力差，通过测出压力差，利用伯努利方程，就可以计算出流体的流量（流速）。
根据文丘里效应设计的文丘里流量计是多相流检测中最常见的一种。
将文丘里流量节与相含率检测装置一起使用，不但可以测得多相流的总流量，还可以得到各分相的流量。
差压流量计也有缺陷，节流组件介入了流体的流动，因此会对其流动产生干扰，进而会造成了额外的压降。
2.2 容积流量计让流体流经容积式流量计，随着流体的流动，容积式流量计会转动，而流量计每转一圈，计量室会排除体积固定的流体，记录计量室排出的流体体积及时间，通过这两者可以计算出流经流量计流体的体积流量，即流速。
从原理上看，容积式流量计的计量室转速越快，说明流体的流速越快，但在实际情况中，只有当流体流速处在一定范围内时，这种关系才存在。
容积流量计可以按照其测量组件的结构来进行分类，主要有以下几种：椭圆齿轮流量计、活塞式流量计、刮板式流量计等。
容积式测量技术有测量精度高、调节比大、输出的信号与流量成比例、不需要前置直管段的优点。
mlsc标定
mlsc标定
MLSC（多相流标定系统）是一种用于多相流测量的技术，它可以通过对多相流管道中不同相态的流体进行测量和分析来实现对流量参数的准确标定。
MLSC标定通常包括以下几个步骤：
1. 设计实验：确定实验所需的流量范围、流体性质和实验条件等。
2. 准备设备：准备好多相流标定系统的各种设备和仪器，如流量计、压力传感器、温度传感器等。
3. 数据采集：将不同相态的流体输入到多相流管道中，并使用相应的设备进行数据采集。
通常需要记录流量、压力、温度等参数。
4. 数据分析：对采集到的数据进行处理和分析，包括计算不同相态的流体的流量比例、密度、粘度等参数。
5. 标定结果验证：将标定结果与已知标准或其他独立测量结果进行比对和验证，以确保标定的准确性。
值得注意的是，MLSC标定是一项复杂的技术工作，需要综合考虑流体性质、实验条件、设备精度等因素，并进行严格的实验设计和数据处理。
因此，在进行MLSC标定时，建议寻求专业人士的指导和支持，以确保标定结果的准确性和可靠性。
多相流采油测试中的流体性质测量方法及准确性评估
多相流采油测试中的流体性质测量方法及准确性评估摘要：随着多相流采油技术的广泛应用，对流体性质测量方法及准确性的评估变得至关重要。
本文综述了目前常用的多相流采油测试中的流体性质测量方法，包括压力传感器、声速测量、密度测量等。
通过对各种方法的原理、优缺点以及实际应用进行分析，评估出它们的准确性及适用范围。
结果表明，不同的测量方法在不同的操作条件下具有不同的准确性与可靠性。
因此，在多相流采油测试中选择适合的测量方法，结合相关的准确性评估指标，对于提高测试结果的精确性和可靠性是至关重要的。
关键词：采油测试；流体性质；测量方法引言多相流采油技术在油田开发中发挥着重要作用，流体性质测量是其中不可或缺的一环。
准确评估流体性质测量方法的准确性对于优化采油过程至关重要。
本文旨在综述多相流采油测试中常用的流体性质测量方法，并评估其准确性。
具体包括压力传感器、声速测量和密度测量等方法。
通过对各种方法原理、优缺点以及实际应用的分析，探讨它们的准确性和适用范围。
1.常用的多相流采油测试中的流体性质测量方法1.1压力传感器的原理和应用压力传感器是一种用于测量液体或气体压力的装置。
其原理基于压阻效应，通过将压力传感器与压力源连接，并将压力转化为电信号。
当压力施加在传感器上时，内部压阻元件产生电阻变化，由此转换成与压力成正比的电压输出。
在多相流采油测试中，压力传感器广泛应用于测量油井或管道中的液体和气体压力。
它们能够提供重要的压力数据，用于监测生产过程、评估油井性能和优化生产策略。
压力传感器具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点，适用于多种环境条件下的压力测量。
1.2声速测量方法的原理和应用声速测量方法是一种基于声波传播速度的流体性质测量方法。
其原理是通过测量声波在流体中传播的时间和距离，计算出声速，从而推断流体的性质。
在多相流采油测试中，声速测量方法被广泛应用于确定流体的密度和粘度。
通过将声发射器和接收器放置在流体中，测量声波的传播时间和距离，可以计算出声速，并将其与已知流体性质进行比较以得出流体密度和粘度的估计值。
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表1
内圆半径测量结果及数据处理
mm
位移 量
hi
Ri
Ri
0. 500
2. 500
21. 2500
- 0. 0009
0. 513
2. 513
21. 1530
- 0. 0979
0. 498 0. 505
2. 498 2. 505
21. 2650 21. 2126
0. 0141 - 0. 0383
0. 508
获得有一定时间延迟的两条类似曲线。这一时间延迟
表示了脉动从一处迁移到另一处所需的时间, 如果脉
动随着流体以流体速度迁移, 就可以把脉动当 作示踪
物。其互相关函数为:
T
f 1( t) f 2( t + ) dt
R12( ) = 0
T
( 1)
f 21( t ) dt
0
对足够长的时间取平均, 因而 R 12 ( ) 不随 t 而改变。
( 5) 电导探针法测量含水率。在油气水三相混合 物中, 油和气均为不良导电介质, 水 的导电率则较大。 因而, 可利用水与油和气导电率的显著差别实现对油 气水三相流截面含水率的测量。图 2 示出了电导探针 的结构。当电导探针端部与水接触时, 回路电流较大, 射极输出器输出高电平; 当电导探针端部与油和气接
测量大电流通断试验功率因数的一种方法
陈堂敏
( 广东轻工职业技术学院, 广州 510300)
摘 要 本文研究了采用单片微机、相位前推原 理和控 制试验 电压无过 渡过程 接入相 结合, 来实现 提高交 流电器 强 电流通断试验功率因数测量准确度的原理和测量线路。
关键词 单片机 无过渡过程 强电流 通断试验 功率因数
压力降是多相流中 一个关键的设计参数, 它直接 影响到流动体系所需要的原动力的功率, 两相 流内部 流动特性等。另外, 在许多差压法测量流量中, 准确进
测量与设备
行压力降的测量关系到流量测量的准确度。
四、结论
( 1) 本文系统地介绍了多相流测量技术和数据采 集的实现过程, 该过程对油气水三相流的研究具有重 要意义, 为进一步实现油气水三相流的在线测量提供 了一套完整的思路。
二、工作原理及硬件电路
智能型电器强电流通断试验功率因数的测量原理 为: 利用 MCS # 51 单片机采用相位前推原理配合试验 电流零过渡过程接入法来测量通断试验的功率因数。
14
单片机在接通试验电流前对试验电压的频率进行
测量存贮, 并记下过零点的位置, 测量原理为
f=
1 K
f
0
( 1)
式中, K 为试验电压信号一周所计的时钟脉冲数。
[ 2] 王文奎, 童庆 M 2110A 磨床翼型轴承座磨内圆自动检测装置研究 机电工程, 2000, 17( 3)
多相流参数的测量技术
胡志华 钱焕群 张亚勃 赵彦春 周芳德
( 西安交通大学能源与动力工程学院, 西安市 710049)
摘 要 本文介绍了多相流参数的测量技术, 该技术可以很好地实现管内油气 水三相流 的流量、速度、压力降和相 份 额等重要设计参数的测量, 对进一步实现油气水 三相流的在线测量有重要意义。
计量技术 2001 No 8
! 秦晶牌∀CYG19 型小差压传感器是利用单晶硅的压阻 效应而制成的一种本安型防爆力敏器件。它以单晶硅 为基体, 按特定晶面, 根据不同的受力形式分别加工成 杯、梁、柱、膜等形状作为弹性应变元件, 在弹性应变元 件的适当位置, 用集成电路工艺技术扩散四个等值应 变电阻, 组成惠斯通电桥。当不受压力作用时电桥处 于平衡状态; 当受到压力作用时, 一 对桥臂电阻变大, 另一对变小, 电桥失去平衡。若对电桥加一恒定电流 ( 电压) , 便输出对应于所加压力的电压信号, 从而达到 测量气体、液体压力大小的目的。经常使用的差压传 感器还有 1151 差压传感器和应变式 传感器。在使用 差压传感器过程中应注意传压管的密封和零点漂移的 问题。
起流动的微粒上时, 产生的散射光频率和入射 光频率
之偏移( 称多普勒频移) , 与流体速度成正比, 因而只要
测出多普勒 频移就 可确定微 粒的, 亦 即流体 的流速。
微粒可以是夹在气流中的液滴, 夹在液流中的 气泡和 夹在气流或液流中的固体颗粒等任一形式。而相关法
测速度是在流动的上下流各布置一个传感器, 就可以
2. 508
21. 1902
- 0. 0607
0. 491
2. 491
21. 3178
0. 0668
0. 489 0. 497
2. 489 2. 497
21. 3329 21. 2725
0. 0820 0. 0216
0. 503
2. 503
21. 2275
- 0. 0234
0. 495
2. 495
21. 2876
由式( 1) 可以看出, 因为 f 0 固定不变, 只要测量出
K 值, 即可得到 f 值, K 值随试验电路频率f 的变化而
变化, 从而完全消除了频率 f 变化产生的误差, 使频率
范围扩大到 0~ 200Hz。
当接通试验电流时, 单 片机利用记下的前一个电
压过零点的位置开始以 K 值计数, 为了适应不同试验
% 360 % 10n
i = 1, 2 ( 2)
计量技术 2001 N o 8
三、示例
确地确定求出半径 R 及其误差 R 。
表 1 是 一 个 工 件 内 圆 半 径 的 测 量 数 据, 2l =
圆度近似值为
20mm, 用 所 述 的 方 法 与 程 序 计 算 得 到 的 R = 21.
= R m ax - R min
( 9) 2509mm, R = 0. 0563mm, 圆度 = 0. 1346mm 。
( 2) 由于油气水三相流动非常复杂, 而在现代油气 田生产中, 迫切需要开发油气水三相流量在线计量装 置, 以随时掌握各个油井的生产动态。因此, 加强在线 多相流量计的研制和开发是今后工作的重点。
参考文献
[ 1] 李海青等 编 两相 流参 数检 测 及应 用 杭州: 浙江 大 学出 版 社, 1991
13
触时, 回路电流较小, 射极输出低电平。随着油气水三 相流体交替流过电导探针端部, 射极输出器将 输出随 时间连续变化的电压信号。同样, 将信号经 A/ D 转换 器输入微型计算机进行采集和数字信号处理, 即可得 到电导探针端部所在位置的局部截面含水率。
三、工业应用举例
在石油开采过程中, 油气水三相流的流量 和压力 降是重要的参数。利用本文介绍的相关法和节流法可 以测量出油气水三相流的体积总流量。再利用电导探 针测出含水率, 光纤探针测出含气率, 就可以得到油气 水三相的各相体积流量。
的接通时间, 又要考虑直流分量的衰减, 所以当计到
K 5( 即试验电压以 K 值为周期后推五个周期) 时开始
计电压与电流的相位, 即第五个周期后的第一个电流
过零点取所计 K 1∃, 第二个电流过零点取所计 K 2∃, 以 此类推, 直到断开试验电流, 则相位角为
#i =
K∃i - ( i + K
4) K
0. 0367
R = 21. 2509
R = 0. 0563
四、结束语
本文提出的非完整 内、外圆半径间接测量 方法较 之直接测量而言, 测量原理与操作都比较简单, 易于实 现。特别是传感器相关部分, 便于手动测量, 采用单片 机, 可以制成便携式智能测量仪。
参考文献
[ 1] 陈建国, 朱正德 工件非整圆部分内径的快速测 量 机械设计与 制 造, 1999( 5)
测量与设备
由误差理论可知, 当
若测量数据 Ri 的分散度较大, 则表明所测弧段与
| Ri| 3 R
( 8)
时, 可以认为 Ri 是一个有粗大误差的半径测量值, 可
圆弧有较大的不同, 可以断定它不是一个圆弧, 此时 R 无实际意义。
能是由于测量不当引起, 应当剔除。剔除粗大 误差之 后, 应重新计算 R 及 R 值。重复上述过程, 可以较准
一、前言
对于交流 电器强 电流通断 试验 电路相 位角的 测 量, 文献[ 3] [ 4] 提出了采用单片微机利用相位前推原 理的智能 测量方法, 虽然大大提 高了测量准 确度, 但 是, 由于试验电压的接入相位角对过渡过程的影响, 使 得每一次的测量值都比较分散, 因此, 准确度和重复性 都受到不同程度的影响, 为了消除这些不利影响, 经过 深入研究, 本文提出了采用单片微机利用相位 前推原 理和无过渡过程接入试验电流的方法来进行功率因数 的智能化测量。采用该种测量方法消除了试验电路频 率变化和试验电流直流分量所造成的测量误差和测量 结果的分散性, 提高了测量准确度。
物可以看作为单相流体, 它具有三相混合物的 物理性
质。节流装置前后的静压差与三相混合物的流量及分
相含率等因素有关。
Qm= !
p ∀m
( 3)
式中: Q m 为三相混合物的体积流量;
!ห้องสมุดไป่ตู้流量系数;
为可压缩系数;
p 为节流装置前后的静压差;
∀m 为三相混合物的密度。
( 3) 利用 CYG19 型 小差 压 传感 器测 量 压 力降。
R 12( ) 在 m 处达到最大, 为渡越时间, 于是流动速度
v 为:
v = L 12
( 2)
m
式中: L 12为上下游两个传感器之间的距离。
( 2) 节流法测量流量。节流装置是测量单 相流量
的基本元件之一。它的工作原理是在管路上安装静态
混合器, 当油气水三相混合物通过节流装置时, 由于静
态混合器的混合作用, 在节流装置处油气水三 相混合
计量技术 2001 N o 8