[发明专利]曝气滴灌系统气液两相流体积流量值测量装置及测量方法

说明书

本发明提供了曝气滴灌系统气液两相流体积流量值测量装置，包括储水罐、第一管路、第二管路、第三管路和第四管路，储水罐与曝气设备连通，曝气设备与第二控制阀连通；第一管路的两端与第二管路的两端均分别连通在第二控制阀和第四控制阀上，第一管路上设有第一三通和第一单向阀，第二管路上设置有第二三通和第二单向阀；第三管路的两端分别连通在第一三通和储水罐上，第三管路上设置有水泵和第一控制阀；第四管路的两端分别连通在第四控制阀和体积流量计上，体积流量计与田间管网连通；第三控制阀与排水管的一端连通，排水管的另一端延伸至储水罐中，排水管设置有第三控制阀；曝气设备、水泵、体积流量计均与控制器电连接。

技术领域

本发明涉及滴灌系统技术领域，具体涉及曝气滴灌系统气液两相流体积流量值测量装置及测量方法。

背景技术

随着节水灌溉农业的发展，曝气滴灌作为一种新型的高效节水的灌溉方式引起了广泛关注，成为节水灌溉的一个重要发展方向。由于气体质量难以测量，因此体积流量是曝气滴灌系统衡量气液两相流的亟需的运行指标之一，但由于气液两相流体的不均匀性、气体极易逃逸以及大量微纳米气泡的存在等原因，针对曝气条件下气液两相流的体积流量测量一直是研究中的难点，极大地限制了曝气滴灌的应用和发展。

通常气液两相流体的流量主要通过两种方法间接获得。第一种：主要通过同时测量水相的质量流量和气水比的方法求得，水相的质量流量通过称重法测得，气水比的通过排水法测得。利用两相流气水比和水相质量流量，通过公式计算获得两相流体积流量。第二种：通过分离单位时间内一定体积的气液两相流的气相和液相，分别测量气相和液相的体积，加和计算后获得气液两相流的体积流量。但是，由于曝气产生的巨量微小气泡在水体中能稳定存在较长时间，要想比较准确地分离气相和液相、或者通过排水法获得气水比，需要等待较长的时间，且水体中的微气泡是否全部分离出来也无法判断。因此，这两种方法都无法实时测量两相流体积流量值，且存在较大误差。另外，气液两相流的气水比也可以利用经验公式反推。但根据前人经验公式反推气体体积时，经验系数的选取需要操作人员有丰富的试验经验，同时也存在一定的误差，再进行体积流量的推求时，误差将被放大。

由此可知现有的方法是间接测量和操作繁琐，导致测量结果误差较大。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了曝气滴灌系统气液两相流体积流量值测量装置及测量方法，其目的是解决现有测量方式间接测量和操作繁琐，导致测量结果误差较大的问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

曝气滴灌系统气液两相流体积流量值测量装置，其包括储水罐、第一管路、第二管路、第三管路和第四管路，储水罐与曝气设备连通，曝气设备与第二控制阀连通；第一管路的两端分别连通在第二控制阀和第四控制阀上，第一管路上设置有第一三通和第一单向阀；第二管路的两端分别连通在第二控制阀与第四控制阀上，第二管路上依次设置有第二三通和第二单向阀；第三管路的两端分别连通在第一三通和储水罐上，第三管路上设置有水泵和第一控制阀；第四管路的两端分别连通在第四控制阀和体积流量计上，体积流量计与田间管网连通；第三控制阀与排水管的一端连通，排水管的另一端延伸至储水罐中，排水管设置有第三控制阀；第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、曝气设备、水泵、体积流量计均与控制器电连接。

本发明的有益效果为：在本方案中，与背景技术中提到的第一种和第二种测量方式相比，本测量装置不需要将气液分开，通过先在第四管路上充满不含气体的水，之后进入第四管路气液两相液体排出第四管路内的水，通过对排出的水的流量的测量以实现对气液两相液体的测量，达到直接测得气、水两相的总体积流量值；与背景技术中提到的通过计算公式的测量方式相比，本测量装置不需要分别测量出气水比、水相质量流量等参数进行推求，可直接测得气、水两相的总体积流量值；由此可得，测量装置可以直接测量出曝气设备产生的气液两相流的体积流量值；测量装置结构简单，操作也简单。

进一步，第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀均为电磁阀。