[发明专利]一种气液两相流气泡体积检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种气液两相流气泡体积检测装置，包括测量气液两相流气泡体积的测量通道（1），其特征在于，所述测量通道（1）的两个出口上各安装有红外检测对管，所述红外检测对管包括分别安装于所述测量通道（1）出口两侧且位置相对的红外发光二极管（2）与红外探测器（3）；所述红外发光二极管（2）和红外探测器（3）均与信号调理模块（8）电连接，所述信号调理模块（8）通过数据采集卡（12）接入计算机（14）。

2.根据权利要求1所述的气液两相流气泡体积检测装置，其特征在于，所述信号调理模块（8）包括与所述红外探测器（3）电连接的光信号检测电路（10）、与所述红外发光二极管（2）电连接的恒温控制电路（11）、以及与所述光信号检测电路（10）、恒温控制电路（11）连接的脉冲恒流源驱动电路（9）。

3.根据权利要求1所述的气液两相流气泡体积检测装置，其特征在于，所述测量通道（1）两个出口上的两个红外发光二极管（2）的波长范围分别为1.4μm±0.1μm、1.9μm±0.1μm。

4.根据权利要求2或3所述的气液两相流气泡体积检测装置，其特征在于，所述测量通道（1）两个出口上的红外检测对管平行，且所述两个出口上的红外检测对管中心轴之间的距离L的范围为6mm～50mm。

5.根据权利要求4所述的气液两相流气泡体积检测装置，其特征在于，所述测量通道（1）为蓝宝石玻璃管，所述蓝宝石玻璃管的内径D的范围为1mm～20mm。

6.利用权利要求1或2所述检测装置检测气液两相流气泡体积的方法，其特征在于，该方法为：

1）数据采集卡（13）采集信号调理模块（8）的输出电压信号以采样频率f，并对采集的电压信号进行平滑、去噪处理；

2）设定分析周期T，将分析周期T内信号调理模块（8）的输出电压信号存入数组a[M]，其中M=T·f；其中T的取值范围为0.5s～60s；

3）比较数据a[M]中输出电压信号与弹状流电压信号最大阈值V_slug-max的大小，若a[M]≥V_slug-max，则判定为弹状流气泡；比较数组a[M]中电压信号与泡状流电压信号最大阈值V_bubble-max、泡状流电压信号最小阈值V_bubble-mix的大小，若V_bubble-mix≤a[M]≤V_bubble-max，则判定为泡状流气泡；比较数组a[M]中电压信号与泡状流电压信号最大阈值V_bubble-max、弹状流电压信号最大阈值V_slug-max的大小，若V_bubble-max＜a[M]＜V_slug-max，则判定为环状流气泡；

4）弹状流气泡体积V_slug的计算公式为：

V_slug=π·（D_slug/2）²·v_slug·P·（1/f），

其中，D_slug为弹状流气泡直径，D_slug大小与测量通道内径相同，P为数组a[M]中大于弹状流电压信号阈值V_slug-max的电压脉冲的个数；v_slug为弹状流气泡的流速，v_slug=L/t，L为测量通道两个出口上的红外检测对管中心轴之间的距离，t为测量通道两个出口上红外检测对管之间同一弹状流的电压信号序列的峰值间隔时间；

5）泡状流气泡体积V_bubble的计算公式为：

其中，D_bubble[i]为第i个泡状流气泡直径，N为一个分析周期T内累计的泡状流气泡个数，气泡个数与分析周期T内V_bubble-mix≤a[M]≤V_bubble-max的a[M]中的电压脉冲信号个数相同；

6）环状流气泡体积V_annular的计算公式为：

V_annular=π·（D_annular/2）²·Q·（1/f），

其中，D_annular为环状流气泡直径，Q为数组a[M]中，满足V_bubble-max＜a[M]＜V_slug-max的电压脉冲的个数；

7）计算整个采用周期内的气液两相流气泡体积V：

V=∑（V_bubble+V_slug+V_annular）。