專利名稱：一種高溫熔體流速測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高溫熔體流速測量方法，涉及一種火法冶煉過程中高溫熔體，特別是鋁電解過程電解質(zhì)熔鹽及鋁液流速的測量方法。

背景技術(shù)：
目前，鋁電解槽內(nèi)鋁液流速的測量主要為鐵棒熔蝕法，其基本原理是電解槽中的純鐵棒的溶解量的大小與鋁液的流速和方向有關(guān)，并以此來確定鋁液的流動方向與速度大小。其缺點是鐵棒溶解量的大小與鋁液流速的關(guān)系需預(yù)先標(biāo)定；測量時，電解槽溫度與電解質(zhì)過熱度影響鐵棒溶解量；鐵棒的化學(xué)成分影響鐵棒溶解量；測量后的鐵棒需取截面，并讀取截面面積，勞動強度大且肉眼的判斷會影響測量精度；該方法只能測量鋁液的流速，不能測量電解質(zhì)的流速。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種具有勞動強度小，可即時測量流速值，測量精度高的高溫熔體流速測量方法。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種高溫熔體流速測量方法，其特征在于其測量過程包括以下步驟 (1)將阻流件放入待測流體區(qū)域； (2)將阻流件所受的作用力，經(jīng)剛性連接的傳遞件傳至力傳感器，將力的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷男盘枺挥媒嵌葌鞲衅鳒y量阻流件轉(zhuǎn)動的角度，獲得流體流動的方向； (3)將傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，結(jié)合輸入的流體密度ρ、阻流件的阻力系數(shù)k及投影面積A參數(shù)進行運算處理，得； (4)將信號變成顯示信號輸出至顯示儀表和/或?qū)⑿盘柎鎯χ链鎯ζ鳌?br> 本發(fā)明的一種高溫熔體流速測量方法，其特征在于所述的檢測過程采用的裝置包括 阻流件-該阻流件位于裝置的最底部； 剛性傳遞件-該剛性傳遞件為一桿剛性長桿；桿的下端與阻流件固接； 導(dǎo)向片-該導(dǎo)向片位于阻流件上方的剛性傳遞件長桿的下部； 角度傳感器-該角度傳感器與剛性傳遞件長桿上端聯(lián)接； 壓力傳感器-該壓力傳感器與角度傳感器下方剛性傳遞件長桿上部聯(lián)接； 計算機-該計算機與角度傳感器和壓力傳感器的信號輸出端相聯(lián)，根據(jù)輸出信號，計算和記錄高溫熔體流速場的速度和方向。
本發(fā)明的一種高溫熔體流速測量方法，其特征在于所述的阻流件是可更換的，是非導(dǎo)磁物質(zhì)。
本發(fā)明的一種高溫熔體流速測量方法，其特征在于所述的導(dǎo)向片為片狀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的方法，使用時具有勞動強度小，可即時測量流速值，測量精度高等特點。此種方法不僅可測電解槽中鋁液的流速也可測量電解質(zhì)的流速。



圖1為本發(fā)明方法的所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實施例方式 一種高溫熔體流速測量方法，其檢測過程采用的裝置包括 阻流件1-該阻流件位于裝置的最底部，可由不銹鋼制作而成，半球狀，直徑為5～100mm； 剛性傳遞件2-該剛性傳遞件為一桿剛性長桿，由不銹鋼制成，直徑3～30mm；桿的下端與阻流件固接； 導(dǎo)向片3-該導(dǎo)向片可由不銹鋼制作，為片狀結(jié)構(gòu)，是長方形或是三角形，厚度為2～10mm，位于阻流件上方的剛性傳遞件長桿的下部； 角度傳感器4-該角度傳感器為與剛性傳遞件長桿上端聯(lián)接； 壓力傳感器5-該壓力傳感器為與角度傳感器下方剛性傳遞件長桿上部聯(lián)接； 計算機6-該計算機與角度傳感器和壓力傳感器的信號輸出端相聯(lián)，根據(jù)輸出信號，計算和記錄高溫熔體流速場的速度和方向。
操作時，將阻流件放入待測流體區(qū)域，流體流動對阻流件產(chǎn)生壓力，其作用力F的大小與流體流速V的平方成正比，與流體密度ρ成正比，與阻流件在速度垂直方向的投影面積A成正比，即F＝k*ρ*A*V2/2(k為阻流件的阻力系數(shù))；將阻流件所受的作用力，經(jīng)剛性連接的傳遞件傳至力傳感器，將力的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷男盘枴Ｓ媒嵌葌鞲衅鳒y量阻流件轉(zhuǎn)動的角度，獲得流體流動的方向；將傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，結(jié)合輸入的參數(shù)(流體密度ρ、阻流件的阻力系數(shù)k及投影面積A)進行運算處理，得將信號變成顯示信號輸出至顯示儀表和/或?qū)⑿盘柎鎯χ链鎯ζ?，?jīng)計算機實時根據(jù)角度傳感器和壓力傳感器的檢測結(jié)果，計算和記錄高溫熔體流速場的速度和方向。
實施例 將不銹鋼制作成直徑為15mm半球狀的阻流件，阻流件上端連接由不銹鋼制成的直徑為4mm的長桿。長桿上端與角度傳感器和壓力傳感器相連，長桿下部與厚度為3mm的邊長為40mm的等邊直角形導(dǎo)向片相焊接。先記下角度傳感器的角度A1和壓力傳感器的壓力F1。然后將此流速測量裝置放入電解槽中，使長桿垂直于水平面，并使阻流件沉入鋁液中。由于鋁液的流動，會推動阻流件偏離原來的位置。導(dǎo)向片在鋁液的作用下，保持與流方向平行。讀取此時的角度A2和壓力F2。根據(jù)F1和F2和杠桿原理，推算出阻流件上的作用力F。試驗所得數(shù)值如下A1＝15°，A2＝23°，F(xiàn)1＝0.017kg，F(xiàn)2＝0.645kg，得F＝0.064kg，阻流件的投影面積A＝0.0007065m2，阻力系數(shù)k＝0.83，鋁液密度ρ＝2300kg/m3。根據(jù)公式可推算出流速為0.0974m/s。從而可測得鋁液流速為0.0974m/s，方向為與測量初始方向成8°。
權(quán)利要求
1.一種高溫熔體流速測量方法，其特征在于其測量過程包括以下步驟
(1)將阻流件放入待測流體區(qū)域；
(2)將阻流件所受的作用力，經(jīng)剛性連接的傳遞件傳至力傳感器，將力的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷男盘枺挥媒嵌葌鞲衅鳒y量阻流件轉(zhuǎn)動的角度，獲得流體流動的方向；
(3)將傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，結(jié)合輸入的流體密度ρ、阻流件的阻力系數(shù)k及投影面積A參數(shù)進行運算處理，得
(4)將信號變成顯示信號輸出至顯示儀表和/或?qū)⑿盘柎鎯χ链鎯ζ鳌?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫熔體流速測量方法，其特征在于所述的檢測過程采用的裝置包括
阻流件-該阻流件位于裝置的最底部；
剛性傳遞件-該剛性傳遞件為一桿剛性長桿；桿的下端與阻流件固接；
導(dǎo)向片-該導(dǎo)向片位于阻流件上方的剛性傳遞件長桿的下部；
角度傳感器-該角度傳感器與剛性傳遞件長桿上端聯(lián)接；
壓力傳感器-該壓力傳感器與角度傳感器下方剛性傳遞件長桿上部聯(lián)接；
計算機-該計算機與角度傳感器和壓力傳感器的信號輸出端相聯(lián)，根據(jù)輸出信號，計算和記錄高溫熔體流速場的速度和方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫熔體流速測量方法，其特征在于所述的阻流件是可更換的，是非導(dǎo)磁物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫熔體流速測量方法，其特征在于所述的導(dǎo)向片的為片狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種高溫熔體流速測量方法，涉及一種火法冶煉過程中高溫熔體，特別是鋁電解過程電解質(zhì)熔鹽及鋁液流速的測量方法。其特征在于其測量過程包括以下步驟(1)將阻流件放入待測流體區(qū)域；(2)將阻流件所受的作用力，經(jīng)剛性連接的傳遞件傳至力傳感器，將力的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷男盘?；用角度傳感器測量阻流件轉(zhuǎn)動的角度，獲得流體流動的方向；(3)將傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；(4)將信號變成顯示信號輸出至顯示儀表和/或?qū)⑿盘柎鎯χ链鎯ζ?。本發(fā)明的方法，具有勞動強度小，可即時測量流速值，測量精度高等特點。此種方法不僅可測電解槽中鋁液的流速也可測量電解質(zhì)的流速。
文檔編號G01P13/02GK101576567SQ200910087740
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者周益文, 劉吉波, 唐新平 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司