[发明专利]气固两相流流量和浓度的气动式测量方法

说明书

本发明涉及一种气固两相流流量和浓度的测量方法。

管道气固两相流在工程中是一种常见的物理现象。例如，电厂一次风送粉管道就是气固两相流。气固两相流流量和固相浓度的在线测量是一个困难而复杂的技术问题，世界各国的科学家和技术人员对此做了大量研究。大体上采用的技术有两类，一类是接触式的方法，一类是非接触式的方法。非接触式的方法具有精度高的优点，但该法对使用场合要求较高，有的还有放射性危险，固在较多场合不能应用；接触式方法主要是利用管道弯头处内外壁之间的压力差，测量气固两相流的流量，该方法理论研究比较成熟，但是，在实际工程中一般在管道弯头处安置直接测量压力的元件，如压力传感器。由于管道中固相物质的作用，测量元件存在严重的堵塞和磨损问题。时间稍长，测量就无法进行。

本发明的目的在于提出一种测量精度高、应用范围广，能避免堵塞和磨损问题，从而确保测量顺利进行的气固两相流流量和浓度的测量方法。

本发明的目的是由下述方案实现的：在气固两相流主管路的弯头处中心线部位设置一个气动支路，通过测量气动支路中气体的流量、压力或气动支路的动力风机的电流大小，即可测得主管道弯头处的内外壁压力差，从而可计算获得管道中气固两相流的流量及固相浓度。气动支路的设置如图1所示。在管道弯头处中心线部位的内外壁分别开一小孔A和B，A、B孔处分别与相应管径的支管道连接，管道中通入气压略大于主管道内压力的气流即可。由于本发明利用气动支路的方式，固称本发明为气动式测量方法。

本发明方法测量气固两相流的工作原理如下：由于离心力的作用，流体流过弯头处时，其内外壁产生压力差，而该压力差与管道流量之间存在对应关系。因此，测出弯头内外壁的压力差，即可计算得到管道的流量及固相浓度。具体说明如下：

前苏联科学家凯苏娃(кe c o B a，л·A·и·д p·，и c c д e дo B a H и e   Ц e H T p б e ж H Ы Х   Π p e o б p a 3 a B a T e д eй  P a c x oдa   э a Π Ы Л e H H o Γ o    B o эдy x a， и э Bэ H e p Γ e T и к a，No．3，1978)曾就空气与固相(如煤粉)混合物流过弯头时的流量测量问题进行了研究，其结果如下：

W = C D 2 ρΔp R 2 - r 2 Rr π ( R - R 2 - r 2 ) - - - - - - - ( 1 ) ]]>式中：R-弯头中心线上的弯曲半径，m；

γ-弯头处管子的内半径，m；

W-空气与固相(煤粉)混合物的质量流量，kg／s；

ρ-空气与固相(煤粉)混合物的密度，kg／m³；

C_D-系数，由试验决定，C_D与煤粉浓度成线性关系，并与弯头的转弯角度及R／r有关；

△p-弯头转弯处内外管壁压差，N／m²。