一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于多相流動測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架。
【背景技術(shù)】
[0002]流體研究中描述單相流體流動的最基本參數(shù)為速度、質(zhì)量流量、密度、壓力、溫度等；對于經(jīng)常出現(xiàn)的兩相流體(氣液兩相低溫流體)，如液氮、液氫、液氦等，僅依靠壓力、溫度等參數(shù)難以確定其熱力學(xué)狀態(tài)，還需要知道兩相流體中的氣態(tài)份額，即空泡份額(又稱為截面含氣率:指在流動截面上氣相所占截面積與總流通面積之比)。
[0003]目前用于低溫流體空泡份額的測量方法主要分兩種:一種是通過測量輻射衰減性來測量空泡份額；一種是通過測量平均介電常數(shù)或其引起的相位、頻率、電容的變化量來測量空泡份額。通過測量平均介電常數(shù)引起的相位變化量、頻率變化量、電容變化量來測量空泡份額的方法分別稱為微波法、射頻法、平行板電容法；本實用新型著重于平行板電容法。
[0004]平行板電容法的研究始于60年代，隨著電極和測量電路的改進和優(yōu)化，平行板電容法逐漸獲得了較滿意的測量結(jié)果。目前最先進的層析電容成像法不但能測量體積平均空泡份額，還可重構(gòu)空泡在容器或管道內(nèi)的分布情況；但當層析電容成像法應(yīng)用于內(nèi)有金屬加熱管的薄壁容器空泡份額測量時，因金屬管壁的影響，測量結(jié)果存在較大偏差。本實用新型提出一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架，用于標定在不同水流速度和空氣流量影響下使用平行板電容法測量得到的空泡份額值。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決目前在特定應(yīng)用場合空泡份額的測量存在較大偏差的問題，本實用新型提出了一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架，其特征在于，包括供氣管路1、儲氣箱2、壓力表3、安全閥4、供水管路5、進水閥門6、不銹鋼毛細管陣列7、三層鋼絲網(wǎng)8、電容極板9、水箱10、疏水管11 ;具體為供氣管路I與儲氣箱2連通，儲氣箱2位于標定實驗臺架的最下端，儲氣箱2中安裝有壓力表3和安全閥4，供水管路5通過進水閥門6與水箱10連接；水箱10的下部安裝有進水閥門6、不銹鋼毛細管陣列7、三層鋼絲網(wǎng)8，不銹鋼毛細管陣列7與儲氣箱2相通；水箱10的中部安裝有兩邊對齊的電容極板9 ;水箱10的頂部兩側(cè)安裝有疏水管11。
[0006]所述供氣管路I中安裝有氣體流量計、氣體調(diào)節(jié)閥、減壓閥。
[0007]所述供水管路5中安裝有水流量計、水流量調(diào)節(jié)閥。
[0008]所述電容極板9由銅板制成。
[0009]所述水箱10為長方體水箱。
[0010]本實用新型的有益效果在于，提出一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架，可用于標定空泡份額探測器，以及優(yōu)化空泡份額探測器的幾何參數(shù)；能夠為平行板電容法測量兩相流空泡份額提供實驗數(shù)據(jù)支持；實現(xiàn)了空泡份額的準確測量；對兩相流的研究具有重要的意義。
【附圖說明】
[0011]圖1為測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架示意圖。
[0012]圖中標號:1_供氣管路、2-儲氣箱、3-壓力表、4-安全閥、5-供水管路、6-進水閥門、7-不銹鋼毛細管陣列、8-三層鋼絲網(wǎng)、9-電容極板、10-水箱。
【具體實施方式】
[0013]本實用新型提出一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作詳細說明。
[0014]圖1所示為測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架示意圖，包括供氣管路、儲氣箱、壓力表、安全閥、供水管路、進水閥門、不銹鋼毛細管陣列、三層鋼絲網(wǎng)、電容極板、水箱、疏水管；具體為供氣管路與儲氣箱連通，儲氣箱位于標定實驗臺架的最下端，儲氣箱中安裝有壓力表和安全閥，供水管路通過進水閥門與水箱連接；水箱的下部安裝有進水閥門、不銹鋼毛細管陣列、三層鋼絲網(wǎng)，不銹鋼毛細管陣列與儲氣箱相通；水箱的中部安裝有兩邊對齊的電容極板；水箱的頂部兩側(cè)安裝有疏水管。
[0015]其中，供氣管路中安裝有氣體流量計、氣體調(diào)節(jié)閥、減壓閥；供水管路中安裝有水流量計、水流量調(diào)節(jié)閥；電容極板由銅板制成；水箱為長方體水箱。
[0016]空氣由氣栗壓縮，通過供氣管路進入儲氣箱，沿著與儲氣箱相通的不銹鋼毛細管陣列向上流動，當水箱中有水時，即形成氣泡；打開抽水栗和水流量調(diào)節(jié)閥，抽水栗從水池中抽水，水通過供水管路經(jīng)進水閥門進入水箱；水向上流動，流到水箱頂部時通過兩側(cè)的疏水管流回水池。
[0017]水箱的下部安裝有不銹鋼毛細管陣列，不銹鋼毛細管陣列與儲氣箱相通，空氣可以通過不銹鋼毛細管陣列進入水箱；若水箱中有水，即形成氣泡，利用氣體調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)空氣流量可以改變水箱中氣泡的生成速度。由于水流通過供水管路進入水箱會產(chǎn)生壓降，流型紊亂，為了使流速較為平緩，減少漩渦的產(chǎn)生，在水箱的下部等距排放三層鋼絲網(wǎng)可使水流更加平穩(wěn)，同時使氣泡可以垂直向上流動。
[0018]供氣管路處于氣栗和儲氣箱之間，供氣管路中安裝的氣體流量計可以用來測量氣體流量；儲氣箱中安裝有壓力表和安全閥，壓力表用來顯示儲氣箱中氣體的壓力，當儲氣箱中氣體壓力過大時，安全閥會自動彈出，進行降壓，防止儲氣箱爆炸；供水管路處于抽水栗與水箱之間，供水管路中安裝有水流量計、水流量調(diào)節(jié)閥，水流量計用來測量水流量，水流量調(diào)節(jié)閥用來調(diào)節(jié)水流量。
[0019]水箱的中部安裝有兩邊對齊的電容極板，電容極板由銅板制成。用亞克力板將電容極板壓緊到水箱壁面，盡量使電容極板與水箱壁面之間沒有間隙。亞克力板在四角打孔，用螺柱穿過并用螺栓擰緊。測量導(dǎo)線和電容極板采用螺栓和焊接兩種方式進行連接，測量導(dǎo)線采用雙股屏蔽線，裸露在外的測量導(dǎo)線用電工膠布包緊，盡量減少暴露在空氣中的裸露的測量導(dǎo)線，以免對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。
[0020]向標定實驗臺架中同時通入空氣和水，通過氣體調(diào)節(jié)閥、水流量調(diào)節(jié)閥分別控制氣體流量的大小、水流量的大小，模擬氣液兩相流動；使用電容極板和電容測量計測量流體的電容值，得到其對應(yīng)的介電常數(shù)；進而通過計算得到空泡份額數(shù)值。具體的實驗步驟為:連接并檢查實驗裝置，檢查各個閥門和管道接口處于良好狀態(tài)，確定電容極板和亞克力板的位置固定；啟動氣栗，逐漸打開減壓閥，向儲氣箱供氣；打開抽水栗和水流量調(diào)節(jié)閥，向?qū)嶒炑b置內(nèi)充水；調(diào)節(jié)氣體流量和水流量，觀察氣泡分布情況和兩相流流型，并做好實驗數(shù)據(jù)的記錄，拍照或錄下視頻；實驗數(shù)據(jù)采集完成后先排出水箱內(nèi)的水，再關(guān)閉氣栗，最后收拾好其他實驗裝置。
[0021]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)力要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架，其特征在于，包括供氣管路(I)、儲氣箱(2)、壓力表(3)、安全閥(4)、供水管路(5)、進水閥門(6)、不銹鋼毛細管陣列(7)、三層鋼絲網(wǎng)(8)、電容極板(9)、水箱(10)、疏水管(11);具體為供氣管路(I)與儲氣箱(2)連通，儲氣箱(2)位于標定實驗臺架的最下端，儲氣箱(2)中安裝有壓力表(3)和安全閥(4)，供水管路(5)通過進水閥門(6)與水箱(10)連接；水箱(10)的下部安裝有進水閥門(6)、不銹鋼毛細管陣列(7)、三層鋼絲網(wǎng)(8)，不銹鋼毛細管陣列(7)與儲氣箱(2)相通；水箱(10)的中部安裝有兩邊對齊的電容極板(9);水箱(10)的頂部兩側(cè)安裝有疏水管(11)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架，其特征在于，所述供氣管路(I)中安裝有氣體流量計、氣體調(diào)節(jié)閥、減壓閥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架，其特征在于，所述供水管路(5)中安裝有水流量計、水流量調(diào)節(jié)閥。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架，其特征在于，所述電容極板(9)由銅板制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架，其特征在于，所述水箱(10)為長方體水箱。
【專利摘要】本實用新型公開了屬于多相流動測試技術(shù)領(lǐng)域的一種測量氣液兩相流中空泡份額的標定實驗臺架。供氣管路與儲氣箱連通，儲氣箱位于最下端，儲氣箱中安裝有壓力表和安全閥，供水管路通過進水閥門與水箱連接；水箱的下部安裝有進水閥門、不銹鋼毛細管陣列、三層鋼絲網(wǎng)，不銹鋼毛細管陣列與儲氣箱相通；水箱的中部安裝有兩邊對齊的電容極板；水箱的頂部兩側(cè)安裝有疏水管。供氣管路中安裝有氣體流量計、氣體調(diào)節(jié)閥、減壓閥；供水管路中安裝有水流量計、水流量調(diào)節(jié)閥?？捎糜跇硕张莘蓊~探測器，以及優(yōu)化空泡份額探測器的幾何參數(shù)；能夠為平行板電容法測量兩相流空泡份額提供實驗數(shù)據(jù)支持；實現(xiàn)了空泡份額的準確測量；對兩相流的研究具有重要的意義。
【IPC分類】G01N27/22
【公開號】CN204882446
【申請?zhí)枴緾N201520555084
【發(fā)明人】陸道綱, 姚志鵬, 劉樂俠, 陳凱平, 周世梁
【申請人】華北電力大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月28日