[發明專利]一種顆粒堆積床內氣液兩相流含氣率測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201811512083.7
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109765334B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 李良星;謝偉;王文鵬
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種顆粒堆積床內氣液兩相流含氣率測量方法，其特征在于，基于顆粒堆積床內氣液兩相流含氣率測量裝置，顆粒堆積床內氣液兩相流含氣率測量裝置包括數據采集系統、數據處理系統、測量前端電路以及用于提供電能的電源系統，其中，測量前端電路包括第一測量支路、第二測量支路、第三測量支路、第四測量支路及第五測量支路，第一測量支路、第二測量支路、第三測量支路、第四測量支路及第五測量支路并聯連接；

第一測量支路包括串聯連接的第一探針(1)、第一恒溫定值電阻及第一開關；第二測量支路包括串聯連接的第二探針(2)、第二恒溫定值電阻及第二開關；第三測量支路包括串聯連接的第三探針(3)、第三恒溫定值電阻及第三開關；第四測量支路包括串聯連接的第四探針(4)、第四恒溫定值電阻及第四開關；第五測量支路包括串聯連接的第五探針(5)、第五恒溫定值電阻及第五開關；

第一探針(1)的測點、第二探針(2)的測點及第三探針(3)的測點均置于測量段不同高度橫截面的圓心位置處，第四探針(4)的測點及第五探針(5)的測點位于測量段內且與測量段內壁之間的距離小于D/20，其中，D為測量段的直徑，第二探針(2)的測點、第四探針(4)的測點與第五探針(5)的測點位于測量段的中心橫截面上，第一探針(1)的測點、第二探針(2)的測點及第三探針(3)的測點沿測量段的軸向依次分布，數據采集系統用于檢測并預處理第一恒溫定值電阻兩端的電壓信息、第二恒溫定值電阻兩端的電壓值信息、第三恒溫定值電阻兩端的電壓值信息、第四恒溫定值電阻兩端的電壓值信息及第五恒溫定值電阻兩端的電壓值信息，數據采集系統的輸出端與數據處理系統相連接；

包括以下步驟：

第一探針(1)、第二探針(2)、第三探針(3)、第四探針(4)及第五探針(5)分別對測量段中的測點1、測點2、測點3、測點4及測點5進行測量，其中，當純液體流過測量段時，第一恒溫定值電阻兩側的電壓為高電壓U₁，當氣體流過測量段時，第一恒溫定值電阻兩側的電壓為低電壓U₀，得到范圍在0到1之間的無量綱參數其中，數據處理系統繪制隨時間變化的信號波形圖，并通過所述信號波形圖判斷測點1所處的相；當信號從1變化到0并回到1，則代表一個氣泡通過該測點，氣泡經過測點1的時間通過記錄電壓信號從1變化到0過程中時與從0變化到1過程中時之間的時間差ΔT_g獲得；

設置時間間隔其中，氣液兩相的流動速度Q_G與Q_L分別為氣體體積流量與液體體積流量，測點2、測點4及測點5在T₀時刻的局部含氣率為在T₀-ΔT時刻至T₀+ΔT時刻內測點i通過氣泡的時間總和，i＝2、4、5；測點1在T₀-ΔT時刻的局部含氣率為在T₀-2ΔT時刻至T₀時刻內測點1通過氣泡的時間總和；測點3在T₀+ΔT時刻的局部含氣率為在T₀時刻至T₀+2ΔT時刻內測點3通過氣泡的時間總和，將α₁、α₂、α₃、α₄及α₅作為測量段內對應測點的局部含氣率；

當流動區域穩定時，設置測量時間ΔT300s，測點1、測點2、測點3、測點4及測點5的平均局部含氣率i＝1、2、3、4、5，其中，為在測量時間ΔT內測點i通過氣泡的時間總和，則測量段內的截面含氣率由各測點的平均局部含氣率通過實驗關聯式計算得出。

2.根據權利要求1所述的顆粒堆積床內氣液兩相流含氣率測量方法，其特征在于，數據采集系統包括濾波電路、放大電路、A/D模數轉換器以及用于檢測第一恒溫定值電阻兩端的電壓信息、第二恒溫定值電阻兩端的電壓值信息、第三恒溫定值電阻兩端的電壓值信息、第四恒溫定值電阻兩端的電壓值信息及第五恒溫定值電阻兩端的電壓值信息的電壓檢測電路，其中，電壓檢測電路的輸出端依次經濾波電路、放大電路及A/D模數轉換器與數據處理系統相連接。

3.根據權利要求1所述的顆粒堆積床內氣液兩相流含氣率測量方法，其特征在于，第一探針(1)的測點、第二探針(2)的測點及第三探針(3)的測點距離測量段底面之間的距離分別為L/4、L/2、3L/4，其中，L為測量段的長度。