專利名稱：一種氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于過程參數(shù)檢測裝置，特別涉及一種氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生 裝置
技術背景氣固二相流動廣泛存在于能源、動力、冶金、化工、建材等工業(yè)生產(chǎn)過程，對其參數(shù) 的實時檢測與設備運行的安全性和經(jīng)濟性直接相關。而氣固二相流作為學術界公認的難測 流體，對其參數(shù)的測量受連續(xù)相流速、離散相分布及環(huán)境等諸多因素變化的影響，迄今尚無 公認的、普遍適用的解決方案。針對這一問題，工程上只能根據(jù)實際工況，以實驗的手段尋 求有效的測量方法，并對流型、相分布變化對參數(shù)測量結果的影響作出評價，建立固相濃度 與傳感器輸出信號之間一一對應關系，即必須要進行標定試驗，這就需要有具備氣固二相 流標準信號發(fā)生裝置。眾所周知，在氣固二相流體流動過程中，由于氣固二相間相互作用導致二相流體 流動的形式十分復雜，相間存在著界面效應和相對速度，相界面在時間和空間上都是隨機 變化的，簡而言之，氣固二相流動不具復現(xiàn)性。一種公知的技術“岳偉挺，基于文丘里管的氣液二相流參數(shù)檢測方法研究，浙江 大學博士學位論文P41-P51，2004年11月”提出了一種液-液-氣三相流體流動標準信號 發(fā)生方法，用透明度高的水、煤油、空氣構成三相流，混相前三相各個單獨計量，混相后進入 以透明的有機玻璃為管道材料的流型觀測段，最后進入測量實驗管段。這種多相流標準信號發(fā)生方法對于各相均為透明的流體收到了一定效果，但對于 燃煤電廠煤粉氣力輸送管道中熱風-煤粉這樣存在不透明相的氣固二相流是無法觀測到 流型及相分布的，因為風粉二相流體在流動過程中粉粒與熱風之間、粉粒與管道之間、粉粒 與粉粒之間存在摩擦、碰撞，產(chǎn)生了大量的靜電荷，使得玻璃或有機玻璃管道的內壁表面感 應出異種電荷，導致帶靜電荷的煤粉顆粒吸附在透明管道內壁，觀察者無從觀測到風粉二 相流的流型及相分布信息。
實用新型內容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術，應用于熱風_煤粉這樣存在不透明相的氣力 輸送管道時，既無法觀測到流型、相分布信息，也不能準確得到固相體積濃度這一現(xiàn)狀，提 出一種氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置，以達到不僅可以模擬任意的流型、相分布、而且 可以準確設定固相體積濃度的目的。本實用新型裝置由約束管道及內置的薄壁細管束組 成，其特征在于約束管道內置的薄壁細管束充滿約束管道，且薄壁細管的軸線與約束管道 的軸線平行。所述薄壁細管由充滿固相工質的細管與空的薄壁細管構成。所述充固相工質薄壁細管的兩端密封。所述約束管道和內置的薄壁細管都是非金屬管道。[0010]本實用新型的有益效果是每一支充粉薄壁塑料細管所表征傳感器測量空間內煤 粉的體積濃度值已知且相同，查點充粉管的個數(shù)即可準確得知模擬信號發(fā)生裝置表征的煤 粉體積濃度；當植入模擬空間的薄壁細管均為空管時，對應傳感器的輸出值作為傳感器的 0點被消除，不改變充粉細管的個數(shù)，只改變其相對位置后讀取傳感器的輸出信號，意味著 體積濃度不變，只是流型或相分布變化，比較傳感器輸出信號的變化，由此可以準確評價流 型及相分布的變化對煤粉體積濃度測量產(chǎn)生的影響；本裝置所提供的流型及相分布信號為 靜態(tài)信號準確已知，且穩(wěn)定，易于調整，作為氣固二相流體標準信號發(fā)生器可以驗證體積濃 度、流型及相分布測量的有效性和準確性。
圖1為氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置的橫剖面圖，圖2是其縱剖面圖。
具體實施方式
本實用新型提供一種氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置。
以下結合附圖對本實用 新型進一步說明。圖1所示為氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置的橫剖面圖；圖2所示為氣固二相 流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置的縱剖面圖。圖1中約束管道1內置充滿固相工質的細管3與空 的薄壁細管置薄壁細管2 ；在充固相工質薄壁細管3的兩端封堵脫脂棉球或其他柔軟的彈 性材料4(如圖2所示)。并且約束管道1內置薄壁細管充滿約束管道，薄壁細管軸線與約 束管道的軸線平行。所述氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置的工作原理是將外徑與傳感器管道內徑 相同的非金屬約束管道1內植滿空的薄壁塑料細管2，放進被測試的氣固二相流的相濃度 及相分布傳感器中，此時傳感器輸出的信號作為零點輸出信號；將另一些充滿固相工質的 細管3的兩端以脫脂棉球或其他柔軟的彈性材料4封堵，采用脫脂棉作為密封材料的原因 是這種材料既柔軟又富有彈性，易實現(xiàn)，且密封效果好。模擬裝置采用非金屬管壁約束的原 因是非金屬材料不會對電容法等測量方法的輸出信號造成屏蔽作用。用充滿固相工質的細 管3去置換上述傳感器測量空間內的空薄壁塑料細管2 ；—只充滿固相工質的細管3的橫 截面可視作一個“點像素”，用以拼湊出事先設計出的測量管道橫截面流型、相分布相對應的 剖面圖，類似于用“馬賽克”拼湊二維圖像。只要塑料管壁足夠薄，徑足夠細，任何復雜的氣固 二相流流型及相分布均能準確地模擬。顯然，模擬信號發(fā)生裝置所表征的固相(煤粉)體積 濃度或空隙率是全部充粉塑料管中煤粉所占橫截面積之和與傳感器管道橫截面積之比。因為 薄壁塑料管的內徑均相同且準確已知，充滿固相工質的細管3的個數(shù)可以準確計數(shù)，故可求 出準確的體積濃度；在充粉細管總數(shù)不變的前提下，改變充粉細管在傳感器截面相對位置， 即相當于改變了風粉二相流體的流型和相分布，改變充粉薄壁塑料管的個數(shù)可以改變標準信 號發(fā)生裝置的煤粉體積濃度；記錄傳感器的輸出信號可以得到流型及相分布變化對體積濃 度測量的影響。因為充粉細管的個數(shù)固定，意味著此時的相濃度固定，傳感器輸出信號的變化 全部是由于流型及相分布變化的影響所致，同時該裝置也作為流型、相分布標準信號發(fā)生裝 置使用，若傳感器是圖像傳感器，可以評價成像系統(tǒng)所生成圖像的準確性和分辨率。
權利要求一種氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置，由約束管道內置薄壁細管組成，其特征在于約束管道內置薄壁細管充滿約束管道，薄壁細管軸線與約束管道的軸線平行。
2.根據(jù)權利要求1所述氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置，其特征在于，所述薄壁細 管由充滿固相工質的細管與空的薄壁細管構成。
3.根據(jù)權利要求1所述氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置，其特征在于，所述充固相 工質薄壁細管的兩端密封。
4.根據(jù)權利要求1所述氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置，其特征在于，所述約束管 道和內置的薄壁細管都是非金屬管道。
專利摘要本實用新型公開了屬于過程參數(shù)檢測裝置的一種氣固二相流靜態(tài)模擬信號發(fā)生裝置。在約束管道內充滿薄壁細管，薄壁細管軸線與約束管道的軸線平行。所述薄壁細管包括充滿固相工質的細管與空的薄壁細管。改變充粉薄壁塑料管的個數(shù)可以改變標準信號發(fā)生裝置的煤粉體積濃度；記錄傳感器的輸出信號可以得到流型及相分布變化對體積濃度測量的影響。因為充粉細管的個數(shù)固定，意味著此時的相濃度固定，傳感器輸出信號的變化全部是由于流型及相分布變化的影響所致，同時該裝置也作為流型、相分布標準信號發(fā)生裝置使用，且穩(wěn)定，易于調整，作為氣固二相流體標準信號發(fā)生器可以驗證體積濃度、流型及相分布測量的有效性和準確性。
文檔編號G01N15/08GK201740715SQ20102026685
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權日2010年7月16日
發(fā)明者段泉圣 申請人:華北電力大學