[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

说明书

本发明公开了一种颗粒堆积床内气液两相流含气率测量装置及方法，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，该装置及方法能够准确测量颗粒堆积床内气液两相流含气率。

技术领域

本发明涉及一种气液两相流含气率的测量装置及方法，具体涉及一种颗粒堆积床内气液两相流含气率测量装置及方法。

背景技术

气液两相流广泛存在于包括农业、能源、冶金、化工等多门学科及技术领域，而颗粒堆积床内的气液两相流与工程实践结合更加紧密，例如石油的开采过程、化学工程中的固化床、食品和药材的对流干燥等。颗粒堆积床内的气液两相流受空间结构的影响，流动规律复杂且无法直接观测，因此开发改进针对颗粒堆积床内的气液两相流测量装置和方法很有必要。目前，气液两相流的测量方法主要有快关阀法、光纤探针法、电导探针法、双射线法等。快关阀法操作复杂，需要对实验管段进行较大地改造且无法实现实时测量；双射线法由于堆积颗粒的层层堆积，无法应用于颗粒堆积床内气液两相流含气率的测量；光纤探针造价高且材料多为玻璃，工作过程中易被堆积颗粒碰撞损坏；电导探针较光纤探针造价更低且更为耐用，对气泡的刺破能力强，输出的电信号易于处理，因此适用于颗粒堆积床内气液两相流含气率的实时测量。使用电导探针进行测量主要存在的问题是：单根探针的测量范围有限，无法完整反应颗粒堆积床内的流动特征，进而导致获得的截面含气率数值精度较低，且一旦在运行过程中受损就无法继续运行，稳定性较差；布置多根探针进行测量时，若在测量截面上布置多根探针形成网状结构，虽然可以获得该截面上较为完整的流动信息，但对颗粒堆积床结构以及流动结构的破坏严重，影响测量准确性；若在沿流动方向上布置多根探针，则探针的数量、间距及各探针测量结果在测试段内平均含气率中所占比例都是至关重要的。据检索，发现以下相关的专利公开文献，具体公开内容如下：

专利文献CN205426837U公开了一种用于在线测量气液两相流含气率的测量系统，包括一对探针、阻抗测量单元、信号极性转换模块，每个测点由两根探针组成，与一个阻抗测量单元及一个信号极性转换模块连接，该测量系统通过连续测量阻抗的方式实现了对气液两相流含气率的实时测量，从而进一步对流型进行判别。存在的问题是该方法只针对单点测量的结果进行分析，测量数据单一，信息丢失严重，难以对整体流动进行描述；出现测量误差时无法及时发现，测量数据的可信度低；一旦探针损坏则整个测量系统都无法使用，稳定性差。

专利文献CN103018285A公开了一种非接触式的电导气液两相流含气率的测量装置和方法。包括交流激励源、绝缘管道、六个电极、电感模块、电子开关、电子开关控制逻辑电路、信号处理模块、数据采集系统以及微型计算机。该装置使用了六电极非接触式电导传感器测量气液两相流含气率，传感器电机不与流体直接接触，从而不影响气液两相流的流型，有效避免了接触式电导测量法存在的破坏气液两相流流动的问题，但该方法在对颗粒堆积床内的气液两相流动的测量中有着一定的局限性，受颗粒堆积床的影响，电导传感器无法准确测量气液两相流含气率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种颗粒堆积床内气液两相流含气率测量装置及方法，该装置及方法能够准确测量颗粒堆积床内气液两相流含气率。

为达到上述目的，本发明所述的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；