本實(shí)用新型涉及了一種測量裝置，尤其涉及了一種用于測量氣液兩相流流動過程中空隙率的裝置。

背景技術(shù)：

在目前的氣液兩相流相分界面位置的測量方法中，光學(xué)法、高速攝影法、電阻抗(電導(dǎo))法以及超聲波法應(yīng)用較為廣泛。光學(xué)法和高速攝影法都是通過光學(xué)元件得到氣液兩相流內(nèi)部信息，要求氣液兩相流(某些情況下包括管壁)具有良好的光學(xué)透明特性，這一點(diǎn)極大地限制了此類方法在工業(yè)上的應(yīng)用。射線法通過向介質(zhì)內(nèi)部發(fā)射由放射性物質(zhì)產(chǎn)生的射線來探測氣液兩相流的內(nèi)部構(gòu)成，因射線具有直線傳播、穿透性好、能量衰減與路徑上的介質(zhì)密度分布有近似線性關(guān)系等特點(diǎn)，這類方法往往可以得到較好的測量效果，但射線對操作人員有潛在的危險(xiǎn)。電阻抗(電導(dǎo))法通過一組電極探測兩相流內(nèi)部的電阻抗(或電導(dǎo)率)分布來去確定兩相流內(nèi)部的組分構(gòu)成，這是一類接觸式測量方法，缺點(diǎn)之一是電極可能對介質(zhì)造成污染或影響兩相流原有特性，缺點(diǎn)之二是要求連續(xù)相介質(zhì)必須具有良好的導(dǎo)電性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述方法的不足，本實(shí)用新型提供了一種用于測量氣液兩相流流動過程中空隙率的裝置，測量裝置是便攜式的、獨(dú)立的。

本實(shí)用新型所采用的的技術(shù)方案是：

裝置包括超聲波收發(fā)組件、電導(dǎo)探針組件、氣源組件和試驗(yàn)管道，試驗(yàn)管道豎直安裝，氣源組件安裝在試驗(yàn)管道底部，電導(dǎo)探針組件和超聲波收發(fā)組件安裝在試驗(yàn)管道的側(cè)壁。

所述的氣源組件包括氣源、氣流調(diào)節(jié)閥、氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)、壓力表和噴射器，氣源經(jīng)氣流調(diào)節(jié)閥后與噴射器連接，噴射器輸出端連接到試驗(yàn)管道底面的氣體進(jìn)出口，氣流調(diào)節(jié)閥和噴射器之間安裝有氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)和壓力表，氣源的壓縮空氣通過噴射器注入管中。

所述的超聲波收發(fā)組件包括脈沖發(fā)生及接收器、收發(fā)一體式超聲波換能器和高密度數(shù)字化儀，收發(fā)一體式超聲波換能器穿過試驗(yàn)管道側(cè)壁并插裝在電導(dǎo)探針中，收發(fā)一體式超聲波換能器經(jīng)脈沖發(fā)生及接收器和高密度數(shù)字化儀連接，脈沖發(fā)生及接收器的發(fā)射端發(fā)射正弦脈沖，收發(fā)一體式超聲波換能器將接收到的正弦脈沖信號轉(zhuǎn)換成超聲波注入到試驗(yàn)管道內(nèi)。

所述的電導(dǎo)探針組件包括電導(dǎo)探針和示波器，電導(dǎo)探針安裝在試驗(yàn)管道內(nèi)的氣液兩相中，電導(dǎo)探針經(jīng)電線與試驗(yàn)管道外部的示波器連接。

所述的收發(fā)一體式超聲波換能器通過丙烯酸塊水平固定在試驗(yàn)管道側(cè)壁。

本實(shí)用新型具有的有益效果是：

本實(shí)用新型提出的測量系統(tǒng)是便捷式的、獨(dú)立的，應(yīng)用廣泛。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1、脈沖發(fā)生和接收器，2、收發(fā)一體式超聲波換能器，3、密度數(shù)字化儀，5、氣體進(jìn)出口，6、氣流調(diào)節(jié)閥，7、氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)，8、壓力表，9、噴射器，10、試驗(yàn)管道，11、電導(dǎo)探針，12、示波器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型裝置包括超聲波收發(fā)組件、電導(dǎo)探針組件、氣源組件和試驗(yàn)管道10，試驗(yàn)管道豎直安裝，氣源組件安裝在試驗(yàn)管道10底部，電導(dǎo)探針組件和超聲波收發(fā)組件安裝在試驗(yàn)管道10的側(cè)壁。

氣源組件包括氣源、氣流調(diào)節(jié)閥6、氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)7、壓力表8和噴射器9，氣源經(jīng)氣流調(diào)節(jié)閥6后與噴射器9連接，噴射器9輸出端連接到試驗(yàn)管道10底面的氣體進(jìn)出口5，氣流調(diào)節(jié)閥6和噴射器9之間安裝有氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)7和壓力表8，氣源的壓縮空氣通過安裝在管道10底部氣體進(jìn)出口5處的噴射器9注入管中；氣體流量由氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)7測量得到，氣體流量大小可通過置于氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)7前端的氣流調(diào)節(jié)閥6控制。

超聲波收發(fā)組件包括脈沖發(fā)生及接收器1、收發(fā)一體式超聲波換能器2和高密度數(shù)字化儀3，收發(fā)一體式超聲波換能器2通過丙烯酸塊水平固定在試驗(yàn)管道10側(cè)壁。收發(fā)一體式超聲波換能器2穿過試驗(yàn)管道10側(cè)壁并插裝在電導(dǎo)探針11中，收發(fā)一體式超聲波換能器2經(jīng)脈沖發(fā)生及接收器1和高密度數(shù)字化儀3連接，脈沖發(fā)生及接收器1的發(fā)射端發(fā)射正弦脈沖，收發(fā)一體式超聲波換能器2將接收到的正弦脈沖信號轉(zhuǎn)換成超聲波注入到試驗(yàn)管道10內(nèi)。

電導(dǎo)探針組件包括電導(dǎo)探針11和示波器12，電導(dǎo)探針11安裝在試驗(yàn)管道10內(nèi)的氣液兩相中。

具體實(shí)施中電導(dǎo)探針11放置在距離試驗(yàn)管道10底部1m的水平位置上，電導(dǎo)探針11距離試驗(yàn)管道10中心軸的徑向位置通過排線機(jī)構(gòu)手動調(diào)節(jié)，在不同的徑向位置分別進(jìn)行測量。電導(dǎo)探針11的信號線連接到示波器12，這樣測量接收到的信號就可以通過示波器12查看，查看獲得空隙率時間參數(shù)。

本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，脈沖發(fā)生及接收器選擇Matec公司生產(chǎn)的型號為PR5000，工作模式選擇脈沖回波模式，脈沖重復(fù)頻率為3.5KHz。由于其內(nèi)部有數(shù)據(jù)采集卡，所以本實(shí)用新型裝置中無需另加數(shù)據(jù)采集裝置。

收發(fā)一體式超聲波換能器選擇Panametrics公司生產(chǎn)的型號為A415S。收發(fā)一體式超聲波換能器2通過丙烯酸塊固定在距離試驗(yàn)管道10底面0.86m的水平位置上。

在收發(fā)一體式超聲波換能器2向氣液兩相流中發(fā)射超聲波脈沖進(jìn)行測量的同時，電導(dǎo)探針則是安裝在距離管道底部1m的水平位置。徑向位置可以通過排線機(jī)構(gòu)手動調(diào)節(jié)，在多個不同的徑向位置測量空隙率，可以使分別為離內(nèi)壁2、4、6、8、11、14、17、20和25mm的位置。探針測量的采樣頻率為6KHz，在每個徑向位置停留1分鐘，總共停留時間為9分鐘。探針測量后經(jīng)示波器12獲得空隙率。

上述具體實(shí)施方式用來解釋說明本實(shí)用新型，而不是對本實(shí)用新型進(jìn)行限制，在本實(shí)用新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本實(shí)用新型作出的任何修改和改變，都落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。