Kết quả đo lưu lượng thực tếHệ thống thí nghiệm Sơ đồ nguyên lý hệ thống thí nghiệm được trình bày trong Hình 4 và hệ thống thí nghiệm thực tế được xây dựng tại Phòng thí nghiệm Thủy khí Công nghiệp và Môi trường, Viện Cơ học được trình bày trong Hình 5.Thiết bị đo lưu lượng dòng chảy trong ống nghiên cứu được điều chỉnh sử dụng một van kim ở đầu ra của ống. Hai bể (trên cao và bể sàn) có trang bị các gờ tràn để đảm bảo duy trì chênh lệch mực độ nước giữa hai bể luôn là hằng số. Hệ thống này có thể được sử dụng trong nghiên cứu đo đạc dòng chảy một và hai pha. Trong trường hợp nghiên cứu dòng chảy bọt hai pha ngược chiều (counter current two phase flow), một hệ thống tạo bọt được trang bị ở phần cuối của ống (trong bể dưới) cung cấp bọt vào ống. Bọt khí sẽ chuyển động ngược chiều với chiều dòng chảy chất lỏng cũng dưới tác dụng của trọng trường. Nhiều chế độ dòng chảy khác nhau có thể được tạo ra (dòng chảy slug, annular, churn v.v.) tùy thuộc vào lưu lượng khí cung cấp và lưu lượng dòng chảy chất lỏng trong ống. Đây là thí nghiệm đo đạc dòng chảy tuần hoàn từ trên xuống trong ống đứng dưới tác dụng của trọng trường và sử dụng bơm tuần hoàn. Vật liệu ống đo đạc là nhựa. Đường kính trong của ống D=50mm. Thành ống dầy 5mm. Chất lỏng được sử dụng là nước máy. Chiều dài ống đo đạc 3m. Vị trí đo đạc 240D.Đo lưu lượng dòng chảy trong ống được xác định bằng một thiết bị khác đo lưu lượng và cũng sử dụng sóng trên âm. Thiết bị này là một thiết bị thương mại (KATflow 200, KATronic Technologies Ltd., UK). Phương pháp đo đạc được sử dụng là phương pháp tương quan xác định thời gian truyền sóng âm xuôi và ngược chiều dòng chảy (ultrasonic time difference correlation method). Vận tốc trung bình của dòng chảy trong ống tại một mặt cắt nơi lắp đặt đầu đo được xác định. Từ đó lưu lượng dòng chảy được xác định. Đây cũng là một thiết bị đo thương mại sử dụng sóng trên âm độ chính xác cao. Tuy nhiên vận tốc đo đạc được là giá trị trung bình.Hình 4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thí nghiệm Ngoài ra để tạo môi trường truyền âm đồng nhất (bên ngoài và bên trong thành ống) cho sóng trên âm, đầu đo được đặt trong một hộp chứa nước bao quanh ống ở vị trí đo đạc (các loại keo sử dụng cho sóng trên âm cũng có thể được sử dụng thay thế). Hộp này cũng được sử dụng cho các phương pháp quang học khác để nghiên cứu dòng chảy trong ống. Hiện nay hệ thống thí nghiệm vẫn đang tiếp tục được nâng cấp để có thể phục vụ các thí nghiệm đo đạc các dòng chảy một và hai pha (cùng chiều hay ngược chiều - co-current hoặc counter-current).Hệ thống UVP Một hệ thống đo đạc UVP thử nghiệm (sử dụng phương pháp UPR) bước đầu đang được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng trong đo đạc dòng chảy một và hai pha với hệ thống thí nghiệm tại Viện Cơ học (Hình 4). Hiện tại các kết quả đo đạc profile vận tốc và tính toán lưu lượng dòng chảy trong hệ thống thí nghiệm ống đứng (sử dụng trong báo cáo này) được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Dòng chảy nhiều pha, Viện Công nghệ Tokyo (tương tự hệ thống thí nghiệm tại Viện Cơ học) sử dụng hệ thống UVP với cấu hình như sau: - Tần số cơ bản: 8MHz - Tần số phát xung: 8kHz - Độ rộng kênh đo: 0.74mm - Số kênh đo: 150 (profile vận tốc gồm 150 điểm) - Độ phân giải không gian và thời gian: 0.74mm và 60ms - Số xung sử dụng trong tính toán 1 giá trị vận tốc: 32Hình 5: Hệ thống thí nghiệm dòng chảy 1 và 2 pha trong ống đứng tại Phòng Thủy khíCông nghiệp và Môi trường Lục địa, Viện Cơ họcMột số kết quả đo đạc và tính toán đo lưu lượng Kết quả đo đạc profile vận tốc tức thời dòng chảy trong ống được trình bày trong Hình 6 (với số Re = 6000). Sử dụng profile vận tốc đo đạc được, lưu lượng dòng chảy trong ống được xác định theo công thức (6) và Hình 7. Q = n ∑ Sivi i = 0 (6) Kết quả đo đạc cho thấy khi không áp dụng các phương pháp nội suy cho profile vận tốc thì sai số so sánh với kết quả đo đạc sử dụng đồng hồ đo lưu lượng từ tính nằm trong khoảng 2%. Khi sử dụng nội suy profile vận tốc (tăng số điểm của profile vận tốc), các kết quả đo đạc cho thấy sai số giảm dưới 1%. Ngoài ra một số đo đạc của các tác giả trên thế giới đối với ống gang trong nhà máy cũng đã cho kết quả có sai số rất nhỏ [7]. Ngoài ra để nâng cao độ chính xác của công thức (6), có thể tăng độ phân giải của profile vận tốc bằng cách sử dụng các phương pháp nội suy.
