[發明專利]一種流量可控式的示蹤分子添加裝置及其添加方法

有效

• 申請號: 202110464867.2
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113376401B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 張海濱;張彪;白博峰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01P5/20
• 分類號: G01P5/20;B01D46/10;B01L7/00;B01F25/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 崔方方

1.一種流量可控的示蹤分子添加方法，其特征在于，基于流量可控式的示蹤分子添加裝置進行，所述流量可控式的示蹤分子添加裝置，包括加熱室(02)、除液室(03)和混合室(04)；

所述加熱室(02)上設有加液口(6)，加熱室(02)內設有第一溫度傳感器(5)，加熱室(02)通過輸液管(2)與混合室(04)相連通，輸液管(2)上設有自動液位控制開關(3)；

混合室(04)上設有進氣管(1)，進氣管(1)上設有自動進氣控制開關(20)；

混合室(04)下部設有氣體分布器(17)，氣體分布器(17)上設有若干個金屬波紋板(19)；

氣體分布器(17)上還設有擋板(13)，擋板(13)與混合室(04)內壁相貼合，擋板(13)與混合室(04)內壁內設有第二壓力傳感器(15)，混合室(04)上部設有第一壓力傳感器(12)；

混合室(04)內壁上設有加熱電阻絲(14)，混合室(04)頂部通過連通管(11)與除液室(03)相連通；

除液室(03)內設有金屬絲網過濾器(10)，除液室(03)的頂部設有排氣管(9)，排氣管(9)的末端設有高壓吹氣噴嘴(8)；

利用自動進氣控制開關(20)進行負反饋調節，從而控制高壓吹氣噴嘴(8)出口流量；

通過負反饋調節實現溫度的控制，從而控制高壓吹氣噴嘴(8)出口氣流中示蹤分子的摩爾分數；

利用自動液位控制開關(3)通過負反饋調節控制液面高度在預設范圍之間。

2.根據權利要求1所述的流量可控的示蹤分子添加方法，其特征在于，利用自動進氣控制開關(20)進行負反饋調節，從而控制高壓吹氣噴嘴(8)出口流量的過程為：

基于流體動力學建立高壓吹氣噴嘴(8)出口流量與混合室(04)內部氣體壓力之間的數學關系；

獲取第一壓力傳感器(12)的測量的混合室(04)氣體壓力，可得到對應的高壓吹氣噴嘴(8)出口流量；

利用自動進氣控制開關(20)進行負反饋調節，控制混合室(04)氣體壓力，從而實現高壓吹氣噴嘴(8)出口流量的控制。

3.根據權利要求1所述的流量可控的示蹤分子添加方法，其特征在于，通過負反饋調節實現溫度的控制，從而控制出口氣流中示蹤分子的摩爾分數的過程為：

根據混合室(04)內部氣體壓力和示蹤分子的摩爾分數，計算出示蹤分子的分壓力p_v；

將示蹤分子液體加熱到所述分壓力下的飽和溫度，使混合室(04)內的示蹤分子氣體氣壓達到所述分壓力；

獲取第一壓力傳感器(12)的測量的混合室(04)氣體壓力，將所述分壓力與所述混合室(04)氣體壓力相比，得到示蹤分子的占混合氣體的摩爾分數；

通過負反饋調節實現溫度的控制，從而控制出口氣流中示蹤分子的摩爾分數。

4.根據權利要求1所述的流量可控的示蹤分子添加方法，其特征在于，利用自動液位控制開關(3)通過負反饋調節控制液面高度在預設范圍之間的過程為：

獲取第一壓力傳感器(12)和第二壓力傳感器(15)測量的數據，第一壓力傳感器(12)測量的為混合室(04)內部的氣體壓力，第二壓力傳感器(15)測量的為液體壓力；

基于第一壓力傳感器(12)和第二壓力傳感器(15)的壓力差計算得到混合室(04)內液面高度；

利用自動液位控制開關(3)通過負反饋調節控制液面高度在預設范圍之間。

5.根據權利要求1所述的流量可控的示蹤分子添加方法，其特征在于，包括以下操作：

將示蹤分子液體通過加液口(6)加入加熱室(02)中，加熱板(4)將示蹤分子液體加熱到其飽和溫度，示蹤分子液體經自動液位控制開關(3)和輸液管(2)流入到混合室(04)中；

混合室(04)內的加熱電阻絲(14)內部的示蹤分子液體進行再加熱；

將旁路氣體分別經進氣管(1)、自動進氣控制開關(20)進入到混合室(04)中，進入的氣體通過氣體分布器(17)形成氣體的初始分布，隨后氣體向上流動流過金屬波紋板(19)；

受熱的示蹤分子液體部分進行蒸發，蒸發的示蹤分子氣體與流動的氣體進行接觸和混合；

混合室(04)中的混合氣體通過連通管(11)進入除液室(03)，進入時，氣流的橫截面突然增大，氣流中的液體在自身重力作用下從氣流中脫落，掉落在除液室(03)中，再通過連通管(11)流回到混合室(04)中；

在除液室(03)中的混合氣體流過金屬絲網過濾器(10)，去除細小液滴，金屬絲網過濾器(10)上的加熱電阻絲對混合氣體進行再加熱；

再加熱后的混合氣體通過排氣管(9)流出除液室(03)，進入到高壓吹氣噴嘴(8)中，由高壓吹氣噴嘴(8)將含有示蹤分子氣體的混合氣體噴射到主流場中。