[发明专利]一种气液两相流体体积弹性模量测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种气液两相流体体积弹性模量测量装置和方法，包括工作台和容器，所述容器上设有一个容腔，在容腔内设置有活塞杆，所述活塞杆的伸出端连接有驱动系统，在所述容器侧壁上设置有压力传感器和温度传感器，在容器的容腔与箱体间形成气液两相流体循环回路，所述箱体连接有加气抽气装置，在箱体内部设置有加热装置，驱动系统带动活塞杆运动，可改变容器容腔内流体的压力，加气抽气装置可改变气液两相流体的含气率，加热装置可改变气液两相流体的温度，获得压力、含气率和温度等参数后可计算不同状态下容腔内气液两相流体的体积弹性模量，本装置的测量包含了压力、含气率和温度三个变量因素，且测量精度高。

技术领域

本发明涉及流体体积弹性模量测量，具体地说是一种气液两相流体体积弹性模量测量装置及使用该装置的测量方法。

背景技术

体积弹性模量是衡量气液两相流体可压缩性的重要指标，其值的动态变化直接影响流体传动与控制系统的稳定性、准确性、快速性和可靠性。流体体积弹性模量随流体的压力、温度和含气量的变化而变化。现有流体体积弹性模量测量装置多侧重于压力因素对流体体积弹性模量的影响，而对温度和含气率两个因素考虑较少。尤其针对含气率变化较大的气液两相流体，应从方便调节和易于实现的角度设计测量装置。因此，设计一套可同时考虑压力、温度和含气量因素影响，且简单可行的流体体积弹性模量测量装置是一个亟待解决的关键问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可对不同条件下气液两相流体体积弹性模量进行测量的试验装置及其测量方法，可综合考虑流体压力、温度和含气率对流体体积弹性模量的影响。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种气液两相流体体积弹性模量测量装置，包括工作台，在工作台上设置有容器安装座，在容器安装座上安装容器，所述容器上设有一个容腔，在容腔内设置有活塞杆，所述活塞杆穿过容器安装座，所述活塞杆与容器的容腔滑动密封连接，所述活塞杆的伸出端连接有驱动系统，在所述容器侧壁上设置有压力传感器和温度传感器，分别用于测量容器容腔内流体的压力和温度，所述活塞杆内置位移传感器，在容器上设置有流体入口和流体出口，在流体出口处连接截止阀A，截止阀A出口端通过管道接至箱体，箱体连接液压泵的流体入口，液压泵的流体出口与单向阀A流体入口相连，单向阀A流体出口与容器的流体入口相连，溢流阀安装在液压泵的流体出口与箱体之间，所述箱体连接有加气抽气装置，在箱体内部设置有加热装置。

驱动系统带动活塞杆运动，可改变容器容腔内流体的压力，加气抽气装置可改变容器容腔内流体的含气率，加热装置可改变容器容腔内流体的温度，通过压力传感器和温度传感器直接读取数值，通过位移传感器获取到活塞杆的位移，可获取容器容腔内流体的原始状态和当前状态的体积，从而根据体积弹性模量公式，可计算出此时容腔内流体的体积弹性模量。本装置的测量包含了压力、温度和含气率的三个变量因素。

所述驱动系统包括伺服电机和滚珠丝杠副，所述伺服电机通过电机安装座固定安装在工作台上，工作台上还固定设置有左轴承座、垫块、右轴承座，左轴承座和右轴承座之间穿接有滚珠丝杠，滚珠丝杠左端穿过左轴承座后通过联轴器与伺服电机连接，滚珠丝杠右端穿接在右轴承座上，滚珠丝杠上安装螺母座，螺母座上固定连接有连接块，活塞杆左端与连接块通过螺纹连接。

所述驱动系统采用伺服电机和滚珠丝杠副，可以使运动过程平稳，控制精度高。

连接块包括带缺口的固定块和由缺口两端向外水平延伸的肩块，肩块下方固连滑块，连接块通过滑块与导轨连接，导轨固连在垫块上。设置导轨的作用是对连接块的自由度进行约束，保证活塞杆与容器的容腔同轴。