[發(fā)明專利]一種管束間高溫高壓汽液兩相流型實驗裝置及流型判別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310689886.0
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103698102A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫寶芝;鄭陸松;李彥軍;楊龍濱;張國磊;李曉明;張鵬;宋福元;楊柳;韓文靜;張宇;史建新
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種管束間高溫高壓汽液兩相流型實驗裝置，包括壓力容器，壓力容器外接有進(jìn)口管和出口管，其特征在于：壓力容器前后兩側(cè)對稱開有上、下2個可視化視窗；還包括激光發(fā)生器、高速攝像機(jī)，激光發(fā)生器位于壓力容器的后側(cè)，與壓力容器后側(cè)可視化視窗位置相對應(yīng)，高速攝像機(jī)位于壓力容器的前側(cè)，與壓力容器前側(cè)可視化視窗位置相對應(yīng)；?

壓力容器內(nèi)設(shè)有電加熱管，電加熱管上設(shè)有熱電偶傳感器，壓力容器上裝有壓力傳感器、液位傳感器、雙頭電導(dǎo)探針，壓力容器進(jìn)口管和出口管處設(shè)有流量計和鎧裝熱電偶；?

電加熱控制系統(tǒng)導(dǎo)線穿過壓力容器外殼與電加熱管連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)導(dǎo)線與測量傳感器及高速攝像機(jī)連接。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管束間高溫高壓汽液兩相流型實驗裝置，其特征在于：壓力容器內(nèi)均勻設(shè)有多根電加熱管，電加熱管為直管。?

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管束間高溫高壓汽液兩相流型實驗裝置，其特征在于：電加熱管為單端引出，引出棒并行元件，其內(nèi)部根據(jù)引出棒布置合金電阻絲，外部引出棒與電加熱控制系統(tǒng)導(dǎo)線連接，根據(jù)流體流量及入口溫度改變電阻絲兩端的電壓以調(diào)節(jié)加熱量。?

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管束間高溫高壓汽液兩相流型實驗裝置，其特征在于：壓力容器內(nèi)均勻設(shè)有16根電加熱管，選取其中5根電加熱管，每根加熱管沿豎向均勻設(shè)有5個熱電偶。?

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管束間高溫高壓汽液兩相流型實驗裝置，其特征在于：壓力容器設(shè)有3個壓力傳感器，分別在壓力容器左側(cè)上、中、下三個位置設(shè)置；1個液位傳感器在壓力容器右側(cè)的上部設(shè)置；2個雙頭電導(dǎo)探針布置在壓力容器左側(cè)上部和中部。?

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管束間高溫高壓汽液兩相流型實驗裝置，其特征在于：激光發(fā)生器、高速攝像機(jī)均安裝于支架上，激光發(fā)生器、高速攝像機(jī)可上、下移動。?

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管束間高溫高壓汽液兩相流型實驗裝置，其特征在于：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)導(dǎo)線與測量傳感器及高速攝像機(jī)連接，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集拍攝的圖像及傳感器信號。?

8.一種利用權(quán)利要求1所述管束間高溫高壓汽液兩相流型實驗裝置的流型判別方法，其特征在于：激光發(fā)生器通過壓力容器后側(cè)的可視化視窗提供光源，高速攝像機(jī)通過壓力容器前側(cè)的可視化視窗拍攝兩相流型變化圖像；對拍攝的圖像進(jìn)行數(shù)字化處理和邊緣檢測得到邊緣檢測圖像；?

根據(jù)邊緣檢測圖像的邊緣灰度特征，對管束通道每一位置處汽泡的數(shù)量、尺寸進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到管束通道內(nèi)兩相流型隨時間和空間的變化規(guī)律；根據(jù)每張圖像中汽泡的尺寸計算含汽率及汽相體積流量，結(jié)合流域截面積計算汽液兩相表觀速度；對流型過渡區(qū)域進(jìn)行汽泡動力學(xué)分析，得到流型變化與汽泡行為、受力、數(shù)量及空間尺寸的關(guān)系；根據(jù)表觀速度及含汽率結(jié)合圖像中汽泡數(shù)量和尺寸建立流型圖譜；前述的管束通道為電熱管在壓力容器內(nèi)所形成的流體通道。?

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流型判別方法，其特征在于：通過壓力容器內(nèi)的熱電偶傳感器測得電加熱管壁溫度；通過壓力容器上的壓力傳感器、液位傳感器、雙頭電導(dǎo)探針，測得流體壓力、液面位置、截面含汽率和汽相表觀流速；通過壓力容器進(jìn)口管和出口管內(nèi)設(shè)有流量計和鎧裝熱電偶測得壓力容器進(jìn)出口流量和溫度；?

根據(jù)測得的參數(shù)，利用截面含汽率和汽相表觀速度驗證圖像處理法建立的流型圖譜；在一定壓力、流體流量和加熱量下，由電加熱管管壁溫度計算電加熱管表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，結(jié)合邊緣檢測圖像，得到電加熱管表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與截面含汽率及汽相表觀速度的關(guān)系，進(jìn)而得到流型隨電加熱管表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化規(guī)律，并分?析沿管束通道不同換熱階段流型分布特點；通過改變壓力、流體流量或加熱量得到不同條件下流型演變規(guī)律及其與各流體物理參數(shù)間的定量關(guān)系。?