[发明专利]一种测量多相流相含率分布的取样器和方法

说明书

本发明提供了一种测量多相流相含率分布的取样器和方法，所述取样器包括前端取样管、能够自由转向的连接管、后端取样管和用于调节前端取样管管口方向的调节器，所述前端取样管通过连接管与后端取样管相连，所述调节器包括调节杆和安装在调节杆一端的调节片，所述调节杆的另一端与前端取样管相连；当所述调节片在多相流的流体中受力不平衡时，所述调节片在不平衡力的作用下通过调节杆带动前端取样管转动，直至调节片受力平衡，此时前端取样管的管口正对多相流来流方向。所述取样器能够对测量点流体的流动方向实现自适应，自动感知取样点流体流动方向，并自动调整管口朝向至正对来流，从而提高取样测量的准确性。

技术领域

本发明属于物理测量装置技术领域，尤其涉及一种测量多相流相含率分布的取样器和方法。

背景技术

在工业多相化工反应器内，往往存在不同相态的流动、混合、分散、传递和反应等过程。分散相颗粒(气泡、液滴或固体颗粒)浓度分布是反映反应器内部特性最直接、最有效的参数之一，是多相反应器分析、选型及设计放大的重要依据。

目前对多相流中气泡、液滴和固体颗粒分布的测定，最常用的手段是基于光反射的光纤探针法和基于电导的电导(电容)探针法，上述方法在气液和液固两相体系的测量中获得了很多成功应用。但是当同时存在多个分散相时，例如，气液固三相体系存在气泡和固体颗粒两种高相含率的分散相，特别是工业体系往往相含率较高，实际测量时气泡和固体颗粒的采样信号“挤”在一起很难分辨，从而严重影响测量结果的准确性。此外，还有超声波断层成像、伽马射线断层成像、电子断层成像技术等，它们最大的优势是非侵入性，但价格昂贵且时空解析率仍需提高。取样法是多相体系比较原始和传统的检测方法，由于其简单、直接且结果较可靠而在局部相含率检测中获得了广泛应用。取样法的关键在于等速取样或等动量取样(isokinetic sampling)，即取样管内外的流动状况相同。要做到等速取样，首先需要取样口正对来流方向，如果偏离来流方向则会出现较大的误差。目前广泛采用的所谓的“切向取样法”只适用于较简单的能预先判断大致流向的流动，而多相反应器内往往流动复杂，无法预知取样点的流动方向，因此会严重影响取样结果的准确性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种测量多相流相含率分布的取样器和方法，所述取样器能够自动感知取样点流体流动方向，并自动调整管口朝向至正对来流，从而提高取样测量的准确性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种测量多相流相含率分布的取样器，所述取样器包括前端取样管、能够自由转向的连接管、后端取样管和用于调节前端取样管管口方向的调节器，所述前端取样管通过连接管与后端取样管相连，所述调节器包括调节杆和安装在调节杆一端的调节片，所述调节杆的另一端与前端取样管相连；当所述调节片在多相流的流体中受力不平衡时，所述调节片在不平衡力的作用下通过调节杆带动前端取样管转动，直至调节片受力平衡，此时前端取样管的管口正对多相流来流方向。

所述连接管包括软管和弹簧，所述弹簧的内径大于软管的外径，所述弹簧套于软管外部。

优选地，所述软管的材质为橡胶。

所述调节片的个数是4的倍数，且不为0，所述调节片之间的间距相同。

优选地，所述安装在调节杆上的调节片形状相同。

优选地，所述调节杆的材质为金属或有机玻璃。

所述调节片的形状为三角形或梯形。

所述调节片正对来流的长边长度与前端取样管的内径尺寸的比值为0.8-1.2。

所述前端取样管和后端取样管均为圆柱形管。

优选地，所述前端取样管和后端取样管的材质为金属或有机玻璃。

所述圆柱形前端取样管的长径比为1-2。