Analysis of Simultaneous Gas-Liquid Flow Through an Orifice and Its Application to Flow Metering

Etude de l'écoulement simultané d'un mélange gaz-liquide à travers un orifice et son application à la mesure du débit

University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada

Abstract

The purpose of this article is to show a more accurate orifice equation for a two-phase flow, such a compressible mixture of gas and liquid. The orifice equation given here con be used for the measurement of a gas-liquid mixture of fine emulsions by the orificemeter method. From the thermodynamic point of view, an equation of state has been formulated which provides the relationship between the specific mass of the mixture and pressure, under conditions of adiabatic expansion. The results obtained enable the mass flow rates of gas and liquid ta be determined without separation of the phases, provided thot the gas liquid mass ratio is known. The critical pressure ratio corresponding ta sonic velocity is also determined.

Résumé

Cet article présente une relation plus précise pour l'écoulement d'un système à deux phases, tel qu'un mélange compressible gaz-liquide, à travers un diaphragme. Cette relation peut être utilisée pour des mesures de mélanges gaz-liquide très finement divisés, c'est-à-dire des émulsions ou brouillards, par la méthode du diaphragme en paroi mince. Du point de vue thermodynamique, on a formulé une équation d'état donnant la relation entre la masse spécifique du mélange et la pression dans des conditions d'expansion adiabatique. Les résultats obtenus per-mettent de déterminer le débit massique du gaz et du liquide, sans séparation des deux phases, à condition que le rapport de masse gaz-liquide soit connu. On détermine également le rapport de pression critique correspondantà la vitesse du son.