[發明專利]一種管內低溫流體空泡率測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201811197916.5
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN109374693B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 張小斌;謝黃駿;高旭;陳虹;王舜浩;周芮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/24
• 分類號: G01N27/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種管內低溫流體空泡率測量裝置及方法。裝置包括：測量區管殼、電容采集電路板、轉接管道、導電引針、聚四氟乙烯絕緣套、電極片、密封銅圈。該裝置利用低溫下聚四氟乙烯收縮的特性，在低溫下收縮抱死連接管道，強化密封，同時針對低溫流體液氣介電常數接近的特點將測量區管殼既作為測量段的骨架又接地作為屏蔽罩使用。本低溫流體電容層析成像裝置具有以下特點：結構簡單，可快速拆裝，可方便與系統其他管路連接；可用于從室溫到深低溫的較大范圍，多次大幅度溫度循環不影響測量精度；抗雜散電容能力好、電磁屏蔽效果好。本專利公開的測量方法利用支持向量回歸的方式將測量電容值與空泡率相關聯，得到的擬合結果精度較高。

技術領域

本發明涉及低溫制冷工程技術，流體流動過程監測及傳感器科學技術領域，尤其涉及一種管內低溫流體空泡率測量裝置及方法。

背景技術

管內兩相流動在化工、空分等流體相關工業經常出現，涉及設計優化及運行安全，因此對兩相分布的檢測有重要意義。

不同于室溫流體氣液介電常數差別較大，低溫流體如液氧、液氮液-氣介電常數比普遍小于1.5，成像結果對于測量噪聲極為敏感，為了保證有較好的成像效果，需要構建良好的電磁屏蔽結構。另外，如有機玻璃及石英玻璃非金屬管道低溫下極易發生脆裂。本發明針對于低溫流體的相含率測量技術需要，綜合低溫流體的本身物性及低溫環境下的材料特性，進行發明設計。采用聚四氟乙烯作為管體避免了低溫脆裂的發生，采用外層管殼既作為聚四氟乙烯的支撐骨架同時也接地作為電極片的屏蔽罩使用。采用導電引針將信號引出，實現了電極片與電容采集電路板之間的硬連接，可以極大減弱雜散電容的波動。聚四氟乙烯絕緣套兩端有伸出前沿，插入連接管道的伸出前沿插槽中，當裝置處于低溫環境下，聚四氟乙烯收縮，可以徑向抱死從而增加密封可靠性。

中國專利一種低溫電容式空泡率測量裝置(201610332690.X)公開了一種利用雙電極片電容傳感器將電容測值與管內低溫流體相關聯的裝置，該裝置采用雙電極片結構，且在關聯方法上是簡單的電容值與空泡率的一一對應，對流型變化的敏感度較大，復雜流型下難以獲得好的結果，該專利在裝置結構上和測量數據的關聯機理上都與本專利有很大差別。

中國專利一種低溫流體管內流動電容層析成像裝置(201711264162.6)公開了一種應用于低溫流體兩相流的電容層析成像裝置，其電極片與測試電路之間采用軟連接，屏蔽罩沒有作為管體的一部分，同時采用電容層析成像的反演算法作為求解方式，在裝置結構和處理算法上與本申請都有較大差別。