三通管的相分離特性：三通管是一種***簡單的多通道元件，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支管中，也可以將兩支管內(nèi)的流體匯入主管中。對于單相流體,三通管的分配特性和阻力特性相對較為簡單，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雜得多，除了流量分配外，還存在相的分配問題。

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了側(cè)支管，用公式來表示就是： 

  為確定上述 G3的臨界值，Seeger〖35〗了下面的計算式： 

  三通型分流分相式氣液兩相流體流量計組成原理：

  圖 2-2  是三通管型氣液兩相流體流量計組成原理圖。為了擴大測量范圍，提高氣體流量的測量精度，采用了三個相并聯(lián)的三通管來分離氣體。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）之間通過一個小孔（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較強的自然旋渦，進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)整流量計的測量范圍。

圖2-2 三通管型分流分相式兩相流體流量計1.    2.   3.    4.  5.    6. 主管 直通支管 側(cè)支管 小孔 集氣管 氣體測量管7.    8.   9.氣體流量計 匯合三通 節(jié)流孔板
  氣液兩相流體從主管（1）進入流量計，在三通管組內(nèi)被分成兩部分。一部分經(jīng)過側(cè)支管（3）和小孔（4）變成單相氣體后進入集氣管（5），再經(jīng)氣體測量管（6）和氣體流量計（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—氣體測量管的流通截面積，m2           V3—氣體測量管內(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，其余各項相對較小。因此，可以將主回路看作是一個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】的推導方法，可以導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的計算式： 

將式（2-6）、（2-8）代入式（2-13），并令式（2-13）和（2-9）的等號右邊相等，就可得到總分流系數(shù) K 的計算式： 

  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量范圍確定的情況下，可以根據(jù)式（2-15）和（2-16）設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以選配適當?shù)臍怏w流量計。 

  如果已知流量 M1或者能夠通過其它方法測得流量 M1，就可以用式（2-4）計算出總分流系數(shù) K，然后再應(yīng)用式（2-14）計算出兩相流體的干度 X1。總之，在應(yīng)用三通型分流分相式氣液兩相流體流量計時，必須已知流量和干度中的一個參數(shù)，才能測量出另外一個參數(shù)。這說明該三通型分流分相式氣液兩相流體流量計是一種單參數(shù)兩相流體流量計。 
  但與其它單參數(shù)氣液兩相流體流量計相比，三通管型分流分相式氣液兩相流體流量計中的氣體流量計完全在單相流體的狀態(tài)下工作。因此，它的***大優(yōu)點在于工作可靠性高，流量計選型靈活，可以采用各種高精度寬量程比的氣體流量計，如：渦街流量計、渦輪流量計、熱式質(zhì)量流量計等。
  從而可以大幅度提高流量干度的測量精度和測量范圍。