专利名称：一种气固二相流静态模拟信号发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于过程参数检测装置，特别涉及一种气固二相流静态模拟信号发生 装置
技术背景气固二相流动广泛存在于能源、动力、冶金、化工、建材等工业生产过程，对其参数 的实时检测与设备运行的安全性和经济性直接相关。而气固二相流作为学术界公认的难测 流体，对其参数的测量受连续相流速、离散相分布及环境等诸多因素变化的影响，迄今尚无 公认的、普遍适用的解决方案。针对这一问题，工程上只能根据实际工况，以实验的手段寻 求有效的测量方法，并对流型、相分布变化对参数测量结果的影响作出评价，建立固相浓度 与传感器输出信号之间一一对应关系，即必须要进行标定试验，这就需要有具备气固二相 流标准信号发生装置。众所周知，在气固二相流体流动过程中，由于气固二相间相互作用导致二相流体 流动的形式十分复杂，相间存在着界面效应和相对速度，相界面在时间和空间上都是随机 变化的，简而言之，气固二相流动不具复现性。一种公知的技术“岳伟挺，基于文丘里管的气液二相流参数检测方法研究，浙江 大学博士学位论文P41-P51，2004年11月”提出了一种液-液-气三相流体流动标准信号 发生方法，用透明度高的水、煤油、空气构成三相流，混相前三相各个单独计量，混相后进入 以透明的有机玻璃为管道材料的流型观测段，最后进入测量实验管段。这种多相流标准信号发生方法对于各相均为透明的流体收到了一定效果，但对于 燃煤电厂煤粉气力输送管道中热风-煤粉这样存在不透明相的气固二相流是无法观测到 流型及相分布的，因为风粉二相流体在流动过程中粉粒与热风之间、粉粒与管道之间、粉粒 与粉粒之间存在摩擦、碰撞，产生了大量的静电荷，使得玻璃或有机玻璃管道的内壁表面感 应出异种电荷，导致带静电荷的煤粉颗粒吸附在透明管道内壁，观察者无从观测到风粉二 相流的流型及相分布信息。

实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术，应用于热风_煤粉这样存在不透明相的气力 输送管道时，既无法观测到流型、相分布信息，也不能准确得到固相体积浓度这一现状，提 出一种气固二相流静态模拟信号发生装置，以达到不仅可以模拟任意的流型、相分布、而且 可以准确设定固相体积浓度的目的。本实用新型装置由约束管道及内置的薄壁细管束组 成，其特征在于约束管道内置的薄壁细管束充满约束管道，且薄壁细管的轴线与约束管道 的轴线平行。所述薄壁细管由充满固相工质的细管与空的薄壁细管构成。所述充固相工质薄壁细管的两端密封。所述约束管道和内置的薄壁细管都是非金属管道。[0010]本实用新型的有益效果是每一支充粉薄壁塑料细管所表征传感器测量空间内煤 粉的体积浓度值已知且相同，查点充粉管的个数即可准确得知模拟信号发生装置表征的煤 粉体积浓度；当植入模拟空间的薄壁细管均为空管时，对应传感器的输出值作为传感器的 0点被消除，不改变充粉细管的个数，只改变其相对位置后读取传感器的输出信号，意味着 体积浓度不变，只是流型或相分布变化，比较传感器输出信号的变化，由此可以准确评价流 型及相分布的变化对煤粉体积浓度测量产生的影响；本装置所提供的流型及相分布信号为 静态信号准确已知，且稳定，易于调整，作为气固二相流体标准信号发生器可以验证体积浓 度、流型及相分布测量的有效性和准确性。

图1为气固二相流静态模拟信号发生装置的横剖面图，图2是其纵剖面图。
具体实施方式
本实用新型提供一种气固二相流静态模拟信号发生装置。
以下结合附图对本实用 新型进一步说明。图1所示为气固二相流静态模拟信号发生装置的横剖面图；图2所示为气固二相 流静态模拟信号发生装置的纵剖面图。图1中约束管道1内置充满固相工质的细管3与空 的薄壁细管置薄壁细管2 ；在充固相工质薄壁细管3的两端封堵脱脂棉球或其他柔软的弹 性材料4(如图2所示)。并且约束管道1内置薄壁细管充满约束管道，薄壁细管轴线与约 束管道的轴线平行。所述气固二相流静态模拟信号发生装置的工作原理是将外径与传感器管道内径 相同的非金属约束管道1内植满空的薄壁塑料细管2，放进被测试的气固二相流的相浓度 及相分布传感器中，此时传感器输出的信号作为零点输出信号；将另一些充满固相工质的 细管3的两端以脱脂棉球或其他柔软的弹性材料4封堵，采用脱脂棉作为密封材料的原因 是这种材料既柔软又富有弹性，易实现，且密封效果好。模拟装置采用非金属管壁约束的原 因是非金属材料不会对电容法等测量方法的输出信号造成屏蔽作用。用充满固相工质的细 管3去置换上述传感器测量空间内的空薄壁塑料细管2 ；—只充满固相工质的细管3的横 截面可视作一个“点像素”，用以拼凑出事先设计出的测量管道横截面流型、相分布相对应的 剖面图，类似于用“马赛克”拼凑二维图像。只要塑料管壁足够薄，径足够细，任何复杂的气固 二相流流型及相分布均能准确地模拟。显然，模拟信号发生装置所表征的固相(煤粉)体积 浓度或空隙率是全部充粉塑料管中煤粉所占横截面积之和与传感器管道横截面积之比。因为 薄壁塑料管的内径均相同且准确已知，充满固相工质的细管3的个数可以准确计数，故可求 出准确的体积浓度；在充粉细管总数不变的前提下，改变充粉细管在传感器截面相对位置， 即相当于改变了风粉二相流体的流型和相分布，改变充粉薄壁塑料管的个数可以改变标准信 号发生装置的煤粉体积浓度；记录传感器的输出信号可以得到流型及相分布变化对体积浓 度测量的影响。因为充粉细管的个数固定，意味着此时的相浓度固定，传感器输出信号的变化 全部是由于流型及相分布变化的影响所致，同时该装置也作为流型、相分布标准信号发生装 置使用，若传感器是图像传感器，可以评价成像系统所生成图像的准确性和分辨率。
权利要求一种气固二相流静态模拟信号发生装置，由约束管道内置薄壁细管组成，其特征在于约束管道内置薄壁细管充满约束管道，薄壁细管轴线与约束管道的轴线平行。
2.根据权利要求1所述气固二相流静态模拟信号发生装置，其特征在于，所述薄壁细 管由充满固相工质的细管与空的薄壁细管构成。
3.根据权利要求1所述气固二相流静态模拟信号发生装置，其特征在于，所述充固相 工质薄壁细管的两端密封。
4.根据权利要求1所述气固二相流静态模拟信号发生装置，其特征在于，所述约束管 道和内置的薄壁细管都是非金属管道。
专利摘要本实用新型公开了属于过程参数检测装置的一种气固二相流静态模拟信号发生装置。在约束管道内充满薄壁细管，薄壁细管轴线与约束管道的轴线平行。所述薄壁细管包括充满固相工质的细管与空的薄壁细管。改变充粉薄壁塑料管的个数可以改变标准信号发生装置的煤粉体积浓度；记录传感器的输出信号可以得到流型及相分布变化对体积浓度测量的影响。因为充粉细管的个数固定，意味着此时的相浓度固定，传感器输出信号的变化全部是由于流型及相分布变化的影响所致，同时该装置也作为流型、相分布标准信号发生装置使用，且稳定，易于调整，作为气固二相流体标准信号发生器可以验证体积浓度、流型及相分布测量的有效性和准确性。
文档编号G01N15/08GK201740715SQ20102026685
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者段泉圣 申请人:华北电力大学