[发明专利]一种颗粒堆积床内气液两相流含气率测量装置及方法

权利要求书

1.一种颗粒堆积床内气液两相流含气率测量方法，其特征在于，基于颗粒堆积床内气液两相流含气率测量装置，颗粒堆积床内气液两相流含气率测量装置包括数据采集系统、数据处理系统、测量前端电路以及用于提供电能的电源系统，其中，测量前端电路包括第一测量支路、第二测量支路、第三测量支路、第四测量支路及第五测量支路，第一测量支路、第二测量支路、第三测量支路、第四测量支路及第五测量支路并联连接；

第一测量支路包括串联连接的第一探针(1)、第一恒温定值电阻及第一开关；第二测量支路包括串联连接的第二探针(2)、第二恒温定值电阻及第二开关；第三测量支路包括串联连接的第三探针(3)、第三恒温定值电阻及第三开关；第四测量支路包括串联连接的第四探针(4)、第四恒温定值电阻及第四开关；第五测量支路包括串联连接的第五探针(5)、第五恒温定值电阻及第五开关；

第一探针(1)的测点、第二探针(2)的测点及第三探针(3)的测点均置于测量段不同高度横截面的圆心位置处，第四探针(4)的测点及第五探针(5)的测点位于测量段内且与测量段内壁之间的距离小于D/20，其中，D为测量段的直径，第二探针(2)的测点、第四探针(4)的测点与第五探针(5)的测点位于测量段的中心横截面上，第一探针(1)的测点、第二探针(2)的测点及第三探针(3)的测点沿测量段的轴向依次分布，数据采集系统用于检测并预处理第一恒温定值电阻两端的电压信息、第二恒温定值电阻两端的电压值信息、第三恒温定值电阻两端的电压值信息、第四恒温定值电阻两端的电压值信息及第五恒温定值电阻两端的电压值信息，数据采集系统的输出端与数据处理系统相连接；

包括以下步骤：

第一探针(1)、第二探针(2)、第三探针(3)、第四探针(4)及第五探针(5)分别对测量段中的测点1、测点2、测点3、测点4及测点5进行测量，其中，当纯液体流过测量段时，第一恒温定值电阻两侧的电压为高电压U₁，当气体流过测量段时，第一恒温定值电阻两侧的电压为低电压U₀，得到范围在0到1之间的无量纲参数其中，数据处理系统绘制随时间变化的信号波形图，并通过所述信号波形图判断测点1所处的相；当信号从1变化到0并回到1，则代表一个气泡通过该测点，气泡经过测点1的时间通过记录电压信号从1变化到0过程中时与从0变化到1过程中时之间的时间差ΔT_g获得；

设置时间间隔其中，气液两相的流动速度Q_G与Q_L分别为气体体积流量与液体体积流量，测点2、测点4及测点5在T₀时刻的局部含气率为在T₀-ΔT时刻至T₀+ΔT时刻内测点i通过气泡的时间总和，i＝2、4、5；测点1在T₀-ΔT时刻的局部含气率为在T₀-2ΔT时刻至T₀时刻内测点1通过气泡的时间总和；测点3在T₀+ΔT时刻的局部含气率为在T₀时刻至T₀+2ΔT时刻内测点3通过气泡的时间总和，将α₁、α₂、α₃、α₄及α₅作为测量段内对应测点的局部含气率；

当流动区域稳定时，设置测量时间ΔT300s，测点1、测点2、测点3、测点4及测点5的平均局部含气率i＝1、2、3、4、5，其中，为在测量时间ΔT内测点i通过气泡的时间总和，则测量段内的截面含气率由各测点的平均局部含气率通过实验关联式计算得出。

2.根据权利要求1所述的颗粒堆积床内气液两相流含气率测量方法，其特征在于，数据采集系统包括滤波电路、放大电路、A/D模数转换器以及用于检测第一恒温定值电阻两端的电压信息、第二恒温定值电阻两端的电压值信息、第三恒温定值电阻两端的电压值信息、第四恒温定值电阻两端的电压值信息及第五恒温定值电阻两端的电压值信息的电压检测电路，其中，电压检测电路的输出端依次经滤波电路、放大电路及A/D模数转换器与数据处理系统相连接。

3.根据权利要求1所述的颗粒堆积床内气液两相流含气率测量方法，其特征在于，第一探针(1)的测点、第二探针(2)的测点及第三探针(3)的测点距离测量段底面之间的距离分别为L/4、L/2、3L/4，其中，L为测量段的长度。