CN110715696A - 一种内置格栅的超导磁流体流量计 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种内置格栅的超导磁流体流量计，包括管道和磁场，管道与磁场方向垂直。管道内设有格栅，格栅固定于管道内壁，格栅所在的平面与管道的轴线垂直；格栅包括多个隔板；隔板上设有多个检测电极和多个温度传感器。当管道内的金属流体流经格栅时，检测电极对管道内不同位置的金属流体的电势进行检测，温度传感器对管道内不同位置的金属流体的温度进行检测。不同位置指的是在管道内的深度以及至管壁的距离不同。本发明实现对金属流体的电场分布和温度场分布的精确测量，充分反映金属流体的在管道内的流动情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种流量检测装置，具体涉及一种内置格栅的超导磁流体流量计。
背景技术
下面的背景技术用于帮助读者理解本发明，而不能被认为是现有技术。
电磁流量计常用于工业领域中高温液态金属的流量测量。电磁流量计利用霍尔效应，在垂直于流体管道轴线的方向上施加磁场，金属流体在管道中流动并切割磁力线时，在与流动方向和磁力线都垂直的方向上产生感应电势，该感应电势与金属流体的流量成正比。现有的电磁流量计在进行流体测量时，在管道两侧选取测量点以测量电势，测得感应电势之后，通过计算即可得到管道中流体的流量。但是，实际上流体在管道中流动的情况较为复杂，流动的流体中往往存在层流和紊流。在测量流体电势时，选取的测量点位置不同，测得的电势差也不同，从而计算得到的流体流量也不同。现有的流量计测量点一般都设置在管道表面，只能测量管道表面流体的电势，并不能测试管道内不同位置的流体的电势。因而，现有的电磁流量计测得的流体数据并不能充分反映金属流体在管道中的流动情况。
另外，在工业生产中常常还需要对金属流体的温度进行测量。同样由于流体流动状况的复杂性，不同测量点上测得的温度并不相同。因而，如果要充分反映金属流体的温度分布情况，需要对金属流体中的温度场进行测量。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提出了一种内置格栅的超导磁流体流量计，以实现对金属流体的电场分布和温度场分布的精确测量，充分反映金属流体的在管道内的流动情况。
一种内置格栅的超导磁流体流量计，包括管道和磁场，管道与磁场方向垂直。管道与磁场方向垂直是指管道内金属流体的流动方向与磁场方向垂直。管道的横截面是多边形或者圆形。以管道的轴向作为纵向，与轴向垂直的方向作为横向。
格栅
作为优选的方案，管道内设有格栅，格栅固定于管道内壁，格栅所在的平面与管道的轴线垂直；格栅包括多个隔板；隔板上设有多个检测电极和多个温度传感器。多个指的是数量大于3。每个检测电极对应一个金属流体的电势检测位置；每个温度传感器对应一个金属流体的温度测量位置。当管道内的金属流体流经格栅时，检测电极对管道内不同位置的金属流体的电势进行检测，温度传感器对管道内不同位置的金属流体的温度进行检测。不同位置指的是在管道内的深度以及至管壁的距离不同。隔板、检测电极和温度传感器均由耐高温材料制成。高温指的是高于金属流体的温度。
作为优选的方案，格栅上的多个检测电极等间距分布。每个格栅上的检测电极等间距地对金属流体的电势进行检测，从而使测得的每个管道横截面上的电场分布更加准确。
作为优选的方案，格栅上的多个温度传感器等间距分布。每个格栅上的温度传感器等间距地对金属流体的温度进行检测，从而使测得的每个管道横截面上的温度场分布更加准确。
作为优选的方案，检测电极和温度传感器安装在同一位置上。这样可以同时检测同一位置上的金属流体的电势和温度。
作为优选的方案，多个隔板分为两组，同一组隔板之间相互平行并且等间距分布，两组隔板相交形成多个交点、隔板与管道内壁相交形成多个交点；多个检测电极和多个温度传感器等间距分布在多个交点上。隔板上的交点在管道的横截面上均匀分布，使格栅上的多个检测电极的等间距分布和多个温度传感器的等间距分布更容易实现。
作为优选的方案，格栅的形状与管道横截面的形状相同，格栅的大小与管道横截面的大小相同。当金属流体经过格栅时，格栅上的检测电极和温度传感器可以最大范围地对管道内不同位置的金属流体的电势和温度进行检测。
作为优选的方案，格栅有多个，多个格栅沿管道轴向等距分布。这样的设置使格栅上的检测电极和温度传感器沿管道轴向等间距测量流体的电场分布和温度场分布，使测得的电场分布和温度场分布更加准确。
根据本发明测得的电场分布得到管道内导电流体流场分布的方法：(1)使用该实验装置测试流场分布已知的流体，用检测电极检测管道内导电流体在各点的电势，得到已知流体的电场分布，将流场分布与电场分布对应，制得电场-流场经验表；(2)用本发明的实验装置测试待测流体的电势分布；(3)将测得的待测流体的电势分布与电场-流场经验表对应，从而得到待测流体在管道中的流场分布。
超导磁极
磁场由超导磁极产生，超导磁极位于管道两侧，或者，超导磁极为筒状，管道位于超导磁极围成的筒内。
优选的，超导磁极被充满冷却介质的杜瓦包围。充满冷却介质的杜瓦保持超导磁极的低温状态，保证超导磁极稳定地产生磁场。冷却介质可以是液氮或液氦。
优选的，超导磁极上设有水套，水套套设在杜瓦之外。水套是充满水的封闭腔体，起隔热作用，避免管道内的金属流体的热量传导至超导磁极影响超导磁极的正常工作。优选的，水套位于超导磁极面向管道的一侧，或者水套包围整个超导磁极。
优选的，超导磁极上套设有磁屏蔽套，磁屏蔽套套设在杜瓦之外，磁屏蔽套位于超导磁极背向管道的一侧。磁屏蔽套使超导磁极与外界环境进行磁隔离，同时不影响超导磁极在管道内建立磁场。
本发明的有益效果：1、能够准确地测得管道中不同位置的金属流体的电场分布和温度场分布。
2、超导磁极能够稳定地在管道内建立磁场，不受外界磁场以及管道内高温液态金属温度的影响。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的内置格栅的超导磁流体流量计的示意图。
图2是本发明的一个实施例的内置格栅的超导磁流体流量计的立体图。
图3是本发明的一个实施例的检测电极和温度传感器分布在格栅上的示意图。
具体实施方式
下面对本发明涉及的结构或这些所使用的技术术语结合附图做进一步的详细说明，并不能对本发明构成任何的限制。
实施例1
一种内置格栅的超导磁流体流量计，包括管道1和磁场，管道1与磁场方向垂直。管道与磁场方向垂直是指管道内金属流体的流动方向与磁场方向垂直。管道的横截面是圆形。以管道的轴向作为纵向，与轴向垂直的方向作为横向。
在一些实施例中，管道的横截面是多边形。
格栅
如图1和图2所示，管道1内设有格栅2，格栅2固定于管道1内壁，格栅 2所在的平面与管道1的轴线垂直，格栅2包括多个隔板201；隔板201上设有多个检测电极202和多个温度传感器203。多个指的是数量不小于3。当管道内的金属流体流经格栅时，检测电极对管道内不同位置的金属流体的电势进行检测，温度传感器对管道内不同位置的金属流体的温度进行检测。不同位置指的是在管道内的深度、到管壁的距离不同。隔板、检测电极和温度传感器均由耐高温材料制成。高温指的是高于金属流体的温度。
多个检测电极等间距分布。每个格栅上的检测电极等间距地对金属流体的电势进行检测，从而使测得的每个管道横截面上的电场分布更加准确。
多个温度传感器等间距分布。使每个格栅上的温度传感器等间距地对金属流体的温度进行检测，从而使测得的每个管道横截面上的温度场分布更加准确。
如图3所示，在一些实施例中，检测电极202和温度传感器203安装在同一位置上。这样可以同时检测同一位置上的金属流体的电势和温度。
如图3所示，多个隔板201分为两组，同一组隔板之间相互平行并且等间距分布，两组隔板相交形成多个交点、隔板与管道内壁相交形成多个交点；多个检测电极202和多个温度传感器203等间距分布在多个交点上。隔板上的交点在管道的横截面上均匀分布，使格栅上的多个检测电极的等间距分布和多个温度传感器的等间距分布更容易实现。
格栅2的形状与管道2横截面的形状相同，格栅2的大小与管道横截面1 的大小相同。以管道的轴向作为纵向，与轴向垂直的方向作为横向。当金属流体经过格栅时，格栅上的检测电极和温度传感器可以最大范围地对管道内不同位置的金属流体的电势和温度进行检测。
格栅有多个，多个格栅沿管道轴向等距分布。这样的设置使格栅上的检测电极和温度传感器沿管道轴向等间距测量流体的电场分布和温度场分布，使测得的电场分布和温度场分布更加准确。
根据本发明测得的电场分布得到管道内导电流体流场分布的方法：(1)使用该实验装置测试流场分布已知的流体，用检测电极检测管道内导电流体在各点的电势，得到已知流体的电场分布，将流场分布与电场分布对应，制得电场-流场经验表；(2)用本发明的实验装置测试待测流体的电势分布；(3)将测得的待测流体的电势分布与电场-流场经验表对应，从而得到待测流体在管道中的流场分布。
实施例2
本实施例中，除了磁场由超导磁极产生之外，其余结构可以采用上述实施例中所述的结构。
超导磁极
如图1所示，磁场由超导磁极3产生，超导磁极3为筒状，管道1位于超导磁极围成的筒内。
在一些实施例中，超导磁极位于管道两侧。
超导磁极3被充满冷却介质的杜瓦4包围。充满冷却介质的杜瓦保持超导磁极的低温状态，保证超导磁极稳定地产生磁场。冷却介质是液氮。在一些实施例中，冷却介质是液氦。
超导磁极3上设有水套5，水套5套设在杜瓦3之外。水套是充满水的封闭腔体，起隔热作用，避免管道内的金属流体的热量传导至超导磁极影响超导磁极的正常工作。水套位于超导磁极面向管道的一侧。
在一些实施例中，水套包围整个超导磁极。
超导磁极3上套设有磁屏蔽套6，磁屏蔽套6套设在杜瓦4之外，磁屏蔽套6位于超导磁极3背向管道1的一侧。磁屏蔽套使超导磁极与外界环境进行磁隔离，同时不影响超导磁极在管道内建立磁场。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (9)
1.一种内置格栅的超导磁流体流量计，包括管道和磁场，管道与磁场方向垂直，其特征在于：管道内设有格栅，格栅固定于管道内壁，格栅所在的平面与管道的轴线垂直；格栅包括多个隔板；隔板上设有多个检测电极和多个温度传感器。
2.如权利要求1所述的内置格栅的超导磁流体流量计，其特征在于：格栅上的多个检测电极等间距分布。
3.如权利要求1或2所述的内置格栅的超导磁流体流量计，其特征在于：格栅上的多个温度传感器等间距分布。
4.如权利要求1所述的内置格栅的超导磁流体流量计，其特征在于：格栅上的检测电极和温度传感器安装在同一位置上。
5.如权利要求1所述的内置格栅的超导磁流体流量计，其特征在于：多个隔板分为两组，同一组隔板之间相互平行并且等间距分布，两组隔板相交形成多个交点、隔板与管道内壁相交形成多个交点；多个检测电极和多个温度传感器等间距分布在多个交点上。
6.如权利要求1所述的内置格栅的超导磁流体流量计，其特征在于：格栅的形状与管道横截面的形状相同，格栅的大小与管道横截面的大小相同。
7.如权利要求1所述的内置格栅的超导磁流体流量计，其特征在于：格栅有多个，多个格栅沿管道轴向等距分布。
8.如权利要求1所述的内置格栅的超导磁流体流量计，其特征在于：磁场由超导磁极产生；超导磁极位于管道两侧，或者，超导磁极为筒状，管道位于超导磁极围成的筒内。
9.如权利要求8所述的内置格栅的超导磁流体流量计，其特征在于：超导磁极被充满冷却介质的杜瓦包围；水套套设在杜瓦之外，水套位于超导磁极与管道之间；超导磁极上套设有磁屏蔽套，磁屏蔽套套设在杜瓦之外，磁屏蔽套位于超导磁极背向管道的一侧。
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