[发明专利]用于测量T型管内液相流量的方法

说明书

本发明公开了一种用于测量T型管内液相流量的方法，该方法包括：估算多色光源的吸光度；计算流速稳定后的液膜图像的液膜厚度分布图；对液膜厚度分布图进行图像偏转修正；基于校正后的分布图计算平均液膜横截面积和平均液膜流速，并对液膜流速的准确度进行验证；基于平均液膜横截面积和平均液膜流速计算液膜流量，并进行流量稳定性评价。该方法可以实现对于T形管每个截面上的液膜厚度进行实时测量，也可以实现在不干扰液相的情况下对于T形管内液相速度场的准实时测量。实验结果显示，使用本方法测定环状上升流时，本测量T型管主管下段的质量流量的误差在5％左右，主管上段的质量误差在15％左右，皆优于目前常用的探针法、霍尔流量计等测量方法。

技术领域

本发明涉及一种液体流量的测量方法，具体地说涉及一种T型三通管环状流液相流量测量方法。

背景技术

气液环状流是一种常见的两相流形，广泛存在于制冷、化工、动力等诸多领域的热交换设备中。由于环状流的液相流量与热质交换效率关系密切，因此，实现对管内环状流液相组分精确测量具有重要的意义。

纵观现有的测量手段，按照测量流量时是否将气液两相进行相分离，将测量方法分为分离法和非分离法。分离法就是利用分离设备将两相流分成气液单相后再分别测量，这类方法不受流型变化的影响，但是分离器的体积庞大，使用不便。非分离法不需要对两相流进行相分离，例如常规流量计组合测量法、电容层析成像法、流量计与射线密度计组合测量法、脉动法、核磁共振法、放射性同位素示踪法等等。以上方法大多容易受两相流波动的影响，有些方法使用的设备过于昂贵。

近年来，随着数字摄像技术的发展，数字剪影方法逐渐在液膜厚度测量领域，尤其是在下降流分析领域得到应用，这为实现基于数字摄像技术的流量测定打下了基础。利用数字剪影技术对拍摄到的液膜图像进行处理，可以提取出视野内所有位置的液膜厚度，且不会破坏流场。但目前常用的基于红外光的数字剪影液膜厚度测量技术需要严格限制光源波长，这大大增加了实验的难度和工作量。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提出一种T型三通管环状流液相流量测量方法，以改进对于T型三通管内环状流液膜厚度分布规律与液相质量流量的测量。

技术方案：本发明的用于测量T型管内液相流量的方法包括如下步骤：(1)估算要测量的液体在所述T型管中对多色光源的吸光度；(2)在所述T型管中通入所述液体的两相流，且在所述多色光源下拍摄从未通入两相流时起至通入两相流且流速稳定一段时间后的一组液膜图像，结合步骤(1)中估算的吸光度得到流速稳定后的液膜图像的一组液膜厚度分布图；(3)使用透视变换对所述组液膜厚度分布图中的T型管倾斜度进行校正；(4)将校正后的液膜厚度分布图分成许多紧挨着的矩形小窗口，计算每一小窗口的平均液膜横截面积；(5)使用基于互相关性分析的图像特征匹配算法对校正后的拍摄时间相邻的两幅液膜厚度分布图进行计算，得到每一小窗口的平均液膜流速；(6)基于所述平均液膜横截面积和所述平均液膜厚度计算所述T型管内液相流量。

进一步地，步骤(1)进一步包括：(1.1)在所述T型管位置处放置空水槽，拍摄其参考图像I_emp；(1.2)在空水槽内壁上淋出一些水滴，拍摄图像I_w；(1.3)求解其中，(x,y)为每个像素的坐标；(1.4)在图像I_w上选取一个直径不超过3mm的水滴，将所述水滴视为半球形，测量所述水滴的球心位置和半径并求得该水滴上每个像素对应位置的厚度d(i)；(1.5)依据如下式子计算所述吸光度k：

其中k(b)分别为水滴上第b个像素处的吸光度，B为该水滴上所含的总像素数。