[实用新型]一种掺气浓度测量装置

说明书

本实用新型公开了一种掺气浓度测量装置，包括进流系统、气液分离系统、测流系统和测气系统；进流系统用以隔离被测对象水体与环境中的大气。气液分离系统用以分离被测对象水体的水相和气相，包括气液分离箱、消能栅格、溢流挡板，消能栅格和溢流挡板均固定在气液分离箱内部下方，溢流挡板位于消能栅格下游；气液分离箱上设有入口、出气口和出水口，泄水陡槽与入口连通，测流系统与出水口连通，测气系统与出气口连通。本实用新型公开的掺气浓度测量装置的测量方法，将掺气水流中水和气相分离，并分别测量不同分离相的体积或流量，准确计算掺气水流的平均掺气浓度，解决掺气水流平均掺气浓度测量的难题。

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程技术领域，具体涉及一种掺气浓度测量装置。

背景技术

水流掺气现象广泛存在于各种泄水建筑物中：对于高水头、长流程的溢洪道或泄洪洞，高速水流会导致泄槽结构空化空蚀破坏，工程上往往采用掺气措施来减免泄槽空化空蚀；此外，水流表面也有自掺气的发生；竖井管道中水流湍急、紊动剧烈也会挟入空气，携气现象更加复杂。因此，水流掺气一直是多相流体力学研究中的重要课题，水流掺气浓度是研究中非常重要的参数之一，准确测得水流掺气浓度极为关键。

关于水流掺气浓度的测量大多是通过模型试验的方法来进行。水流掺气浓度为掺气水流中气体的体积占水气混合体体积的比值，若以V_a表示掺气水流中气体的体积，V_w表示掺气水流中水的体积，则掺气浓度C可表示为：

但是，在实际测量中，往往不能准确得到气体体积V_a和水的体积V_w，使得掺气浓度C的计算具有很大误差。

目前，在水力学实验室研究中通常借助掺气浓度仪来测定水流的掺气浓度，通过这种方式可得到水槽中单点水体的掺气浓度。掺气浓度仪主要由传感器、主机和导线组成，通过对水气两相流和清水两种状态下电极间电阻进行测量来换算得到掺气浓度，然而，水体电阻的变化也会受到水温、水质、含沙量等因素影响，因此，这种方法的测量精度不高。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种掺气浓度测量装置及方法，用以解决现有掺气浓度测量方法精准度不高的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种掺气浓度测量装置，所述掺气浓度测量装置包括进流系统、气液分离系统、测流系统和测气系统；所述进流系统包括泄水陡槽和海绵挡板，所述海绵挡板设置在所述泄水陡槽的上方；所述气液分离系统包括气液分离箱、消能栅格、溢流挡板，所述消能栅格和溢流挡板均固定在所述气液分离箱内部下方，所述溢流挡板位于所述消能栅格下游；所述气液分离箱上设置有入口、出气口和出水口，所述泄水陡槽与所述入口连通，所述测流系统与所述出水口连通，所述测气系统与所述出气口连通。

优选地，所述消能栅格设置有多个，所述消能栅格的表面均布若干通孔，所述消能栅格竖向、间隔设置。

优选地，所述溢流挡板包括横板与溢流板，所述横板水平固定在所述溢流板迎水面的上部，所述溢流板固定在所述气液分离箱的底面，所述溢流板的上游面为纵横栅格腔室。

优选地，所述测流系统包括依次连接的竖井进口、竖井、观察窗口、水平管道，所述竖井进口为漏斗状，所述观察窗口为透明材质；所述测流系统还包括水气分离栅格、流量计和水阀，所述水气分离栅格垂直于竖井轴线、间隔设置在所述竖井内，所述流量计设置在所述水平管道的下游部位，所述水阀设置在所述水平管道的末端，位于所述流量计下游。

优选地，所述测气系统包括与所述气液分离系统连通的第一排气管和第二排气管，活动接口、密闭气囊、气阀、调节阀，所述密闭气囊通过所述活动接口与所述第一排气管的管口连接，所述密闭气囊适应气体体积自由伸缩；所述气阀设置在所述第一排气管的管口与所述活动接口之间，所述调节阀设置在所述第二排气管端部。