[發(fā)明專利]非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110439179.0
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113177951B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖清泰;楊凱;王華
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G01N21/84
• 代理公司: 北京盛詢知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 陳巍

1.非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置，其特征在于，包括：氣泵(1)、進氣管(3)、氣-液混合攪拌器(5)；其中，所述氣泵(1)通過所述進氣管(3)與所述氣-液混合攪拌器(5)的底部連接，所述進氣管(3)上設(shè)有進氣閥，所述進氣管(3)與所述氣-液混合攪拌器(5)連接的一端設(shè)有噴嘴(4)，所述噴嘴(4)設(shè)于所述氣-液混合攪拌器(5)內(nèi)部；所述氣-液混合攪拌器(5)上端設(shè)有出氣口(6)；所述出氣口(6)處設(shè)有氣體流量測量計；所述氣-液混合攪拌器(5)的一側(cè)設(shè)有圖像采集裝置(7)；

所述氣-液混合攪拌器(5)內(nèi)設(shè)有液體，所述氣泵(1)通過所述進氣管(3)向所述氣-液混合攪拌器(5)通入氣體，所述氣體與所述液體不相容；所述氣-液混合攪拌器(5)用于對所述液體、氣體進行混合；所述圖像采集裝置(7)用于采集不相容氣-液兩相混合過程中的視頻數(shù)據(jù)；所述出氣口(6)用于所述氣-液混合攪拌器(5)中氣體的溢出；所述氣體流量測量計用于測量所述氣-液混合攪拌器(5)中液體工質(zhì)內(nèi)部氣體的溢出量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置，其特征在于，所述氣-液混合攪拌器(5)的一側(cè)還設(shè)有白板(2)，所述白板(2)、所述圖像采集裝置(7)設(shè)于所述氣-液混合攪拌器(5)相對的兩側(cè)，且對應(yīng)設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置，其特征在于，所述圖像采集裝置(7)包括但不限于高速攝像機。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置使用的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、通過所述圖像采集裝置(7)采集不相容氣-液兩相混合過程中的視頻數(shù)據(jù)，并對所述視頻數(shù)據(jù)進行圖像分割，得到不相容氣-液兩相混合過程的二值圖樣；

S2、基于不相容氣-液兩相混合過程的二值圖樣，計算近壁處氣-液混合物的氣含率；

S3、關(guān)閉所述進氣閥，同時，通過所述氣體流量測量計獲取所述氣-液混合攪拌器(5)中液體工質(zhì)內(nèi)部氣體的溢出量，基于所述溢出量計算所述氣-液混合攪拌器(5)中的氣含率系數(shù)；

S4、基于氣含率系數(shù)及近壁處氣-液混合物的氣含率，對所述氣-液混合攪拌器(5)中氣-液兩相混合的真實氣含率進行求解。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置使用的方法，其特征在于，所述S1中，不相容氣-液兩相混合得到的混合物為透明或半透明液體。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置使用的方法，其特征在于，所述S2中，近壁處氣-液混合物的氣含率q_近壁面的計算如下式所示：

式中，R_i為第i個氣泡的半徑，n為二值圖樣中氣泡的個數(shù)，V為所述氣-液混合攪拌器(5)中純液相的體積。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置使用的方法，其特征在于，所述S3中，所述氣-液混合攪拌器(5)中的氣含率系數(shù)a的計算如下式所示：

式中，v為所述氣-液混合攪拌器(5)中液體工質(zhì)內(nèi)部氣體的溢出量；q_實測為所述氣-液混合攪拌器(5)中氣-液混合物的實測氣含率。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置使用的方法，其特征在于，所述S4中，所述氣-液混合攪拌器(5)中氣-液兩相混合的真實氣含率q_綜合的計算如下式所示：

q_綜合＝a×q_近壁面。