CN112285164B - 一种基于电学层析技术的浓度标定装置 - Google Patents

一种基于电学层析技术的浓度标定装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112285164B
CN112285164B CN202011147837.0A CN202011147837A CN112285164B CN 112285164 B CN112285164 B CN 112285164B CN 202011147837 A CN202011147837 A CN 202011147837A CN 112285164 B CN112285164 B CN 112285164B
Authority
CN
China
Prior art keywords
measuring pipeline
measuring
pipeline
concentration
reservoir
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011147837.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112285164A (zh
Inventor
岳士弘
冯常奇
李天一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202011147837.0A priority Critical patent/CN112285164B/zh
Publication of CN112285164A publication Critical patent/CN112285164A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112285164B publication Critical patent/CN112285164B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于电学层析技术的浓度标定装置，包括透明材质制成的测量管道、设置在比测量管道更高位置并与测量管道的前端相连通的蓄水池和位于测量管道尾端的下方的回收桶，蓄水池用于向测量管道投放液相物质，并提供流体流动的动能；在测量管道的上游设置有带有密封阀的开口，开口用于向测量管道内投放一定容积的固相物质；在测量管道上设置有摄像装置，在测量管道的管壁内设置有测量电极。

Description

一种基于电学层析技术的浓度标定装置
技术领域
本发明属于用电学层析技术进行多相流浓度检测所涉及的所有应用领域。
背景技术
在多相流的管道测量中截面浓度和流速是两个重要的参数，它们的乘积形成截面的瞬时单位体积方量。浓度的实时准确测量在许多应用领域像石油化工、疏浚工程、水利灌溉等都极为重要，不仅关系到经济效益而且与整个控制过程也密切相关，因此具有重要意义。当前，固液两相流的浓度主要使用射线源密度计来测量，而射线源密度计是有污染、不经济、难标定和难以管理的，限制了其可量测和可应用的范围。
近年来，基于电磁理论的电学层析浓度测量已经被广泛应用并逐渐取代射线源密度计。电学层析是一种先进的无损可视化检测技术。相比于其它已有的检测方法，该技术具有响应速度快、非侵入、经济性地获取二维/三维分布参数信息等优点，在许多领域已经得到广泛的应用。在管道多相流的检测中，电学层析技术使用一个垂直于管道轴线的电极阵列进行高时间分辨率的数据采集，通过电学层析灰度分布或者直接用采集的数据进行浓度计算。但是基于电学层析技术的浓度计算过程中假定被测对象中各个分相物质的分布是均匀的，与实际流动过程中物质的不对称性和不均匀分布不符；特别是该方法不能提供一个工程中可理解和可验证的实际操作过程。结果，电学层析浓度测量值的标定目前还没有一个有效的方法。对于特定的应用条件，其标定过程必须在大型实验室中实施，即在一定管路中使用动力装置再现管道多相流状态，但这种实验不仅耗费大量人力以及动力，而且标定的浓度代表值有限、不易实施、不易重复、不易理解和无法观测等不利因素；同时，实验材料的回收和再利用也十分困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型浓度标定装置，由于浓度是一个相对值受管径影响小，因此所搭建的小型装置能够重现大型装置和实际应用中各种浓度值，重构被测多相流流型的多变性以及流速的多样性，使得基于电学层析的浓度测量值准确并且为工程认可。技术方案如下：
一种基于电学层析技术的浓度标定装置，包括透明材质制成的测量管道、设置在比测量管道更高位置并与测量管道的前端相连通的蓄水池和位于测量管道尾端的下方的回收桶，蓄水池用于向测量管道投放液相物质，并提供流体流动的动能；在测量管道的上游设置有带有密封阀的开口，开口用于向测量管道内投放一定容积的固相物质；在测量管道上设置有摄像装置，在测量管道的管壁内设置有测量电极。
在测量管道的尾部应当设置有用于控制流体流速的球形阀。
本发明搭建的小型流速标定装置无需任何外部动力，具有参数范围广、易于理解、易于操作、易于实现等特点，能实现任意数目浓度值有效标定，解决电学层析技术应用于工程实践的关键问题。
附图说明
图1为用电学层析技术进行浓度测量标定装置的示意图。图1中：
1.体积量筒 2.摄像装置 3.回收桶 4.球形阀 5.法兰 6.亚克力弯管 7.亚克力直管 8.测量电极 9.三通管 10.密封阀 11.蓄水池 12.液相物质 13.固相物质
具体实施方式
本发明的基于电学层析技术的浓度标定装置，包括：体积量筒1、摄像装置2、回收桶3、球形阀4、由亚克力弯管6和亚克力直管7通过法兰5连接起来的测量管道、测量电极8、三通管9和密封阀10、蓄水池11。其中，
1)摄影装置2是满足一定时间分辨率的任意影像采集装置，如摄像机、手机等；摄像装置通过透明的亚克力管对多相流进行摄像，并根据视频曝光次数推算出多相流的流速。
2)蓄水池11放置在一定高度能够储存液相物质12，它能在测量管道内形成两相流流动的动力；不同的液相物质12及其在蓄水池11的液面高度可以导致不同的流速；
3)体积量筒1提供被测固相物质13的体积方量，作为标定过程的标准值；
4)球形阀4控制整个管道多相流的开启程度状态并控制流速；
5)回收桶3用于收集实验过程的固液两相流混合物以重复使用；
6)测量电极8中每个电极面与管壁在同一个平面不能有突起并且光滑，以确保减小管壁处流动过程中的阻力。
速度标定的基本计算公式为：
V＝∑vkρk, (1)
这里：V为体积量筒1量取固相物质的已知体积方量,vk为根据摄像装置2测的瞬时速度；ρk为需要标定的固液两相流浓度值，k为测量电极8的第k个量测浓度,k＝1,2,…,n。
本设计具体实施如下：
1)首先，从三通管9注入液相物质12至水平管满管，用体积量筒1量取确一定体积方量的固相物质13从三通管9倒入管道并堆积后用密封圈10封闭三通管9；其次，从蓄水池11继续注入液体物质12充满管道并至蓄水池11中一定高度；
2)基于电学层析技术的测量装置的测量电极8，典型的应用形式是采用16电极阵列，要保证连接过程中尽量减小接触电阻和杂散电阻；
3)整个管道路线由两段亚克力弯管6、三段亚克力直管7经过法兰5连接，整个管路要能够承受蓄水池11产生的液相物质12的压力，确保没有液相物质12外溢出；三通管9用密封阀10密封后必须能承受水压；
3)当水平亚克力直管7充满液相后，再从三通管9将固相物质13倒入，以保证在固相物质13倒入后能够堆积在测量电极8的前方；
4)开启球形阀4利用蓄水池11水压作为动力推动堆积的固相物质13和液相物质12形成固液两相流，在测量电极8处通过摄影装置2得到逐点速度；同时，基于电学层析测量值计算得到浓度序列，利用流速和浓度的乘积计算累积方量并与已知的固相物质13的体积方量进行对比并标定出正确的浓度。控制球形阀4的开启程度可以一定范围内控制固液两相流的流速。
5)高位蓄水池11的液相物质12足够多保证被测固相物质13全部流过测量电极8时有相对稳定的流速；
6)根据上述公式(1)对基于电学层析技术的浓度序列进行回归求出标定的浓度。

Claims (1)

1.一种基于电学层析技术的浓度标定装置，用于标定固液两相流浓度值，包括透明材质制成的测量管道、设置在比测量管道更高位置并与测量管道的前端相连通的蓄水池和位于测量管道尾端的下方的回收桶，蓄水池用于向测量管道投放液相物质，并提供流体流动的动能；在测量管道的上游设置有带有密封阀的开口，开口用于向测量管道内投放一定容积的固相物质；在测量管道的管壁内设置有测量电极，测量电极位于带有密封阀的开口的下游位置，在测量管道外部与管壁内测量电极相对应的位置设置有摄像装置；摄像装置用于对流经测量电极的多相流进行摄像，根据视频曝光次数推算多相流的流速；在测量管道的尾部设置有用于控制流体流速的球形阀。
CN202011147837.0A 2020-10-23 2020-10-23 一种基于电学层析技术的浓度标定装置 Active CN112285164B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011147837.0A CN112285164B (zh) 2020-10-23 2020-10-23 一种基于电学层析技术的浓度标定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011147837.0A CN112285164B (zh) 2020-10-23 2020-10-23 一种基于电学层析技术的浓度标定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112285164A CN112285164A (zh) 2021-01-29
CN112285164B true CN112285164B (zh) 2023-01-17

Family

ID=74423864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011147837.0A Active CN112285164B (zh) 2020-10-23 2020-10-23 一种基于电学层析技术的浓度标定装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112285164B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101441099A (zh) * 2008-12-22 2009-05-27 华北电力大学 旋流浓集的稀疏气固两相流电容层析成像测量方法及装置
CN102778541A (zh) * 2012-08-07 2012-11-14 尚沃医疗电子无锡有限公司 一种气体传感器标定装置与方法
CN106324286A (zh) * 2015-07-02 2017-01-11 成都金景盛风科技有限公司 测量液-气-液三相流的传感器的标定方法和装置
CN108007500A (zh) * 2017-11-15 2018-05-08 天津大学 电阻层析浓度与速度测量传感器系统
CN111443113A (zh) * 2019-01-17 2020-07-24 武汉绿林系统科技有限责任公司 一种电学层析成像（简称et）两相流测量系统
CN111610173A (zh) * 2020-05-27 2020-09-01 中国水利水电科学研究院 三维流体浓度场标定装置及标定方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101441099A (zh) * 2008-12-22 2009-05-27 华北电力大学 旋流浓集的稀疏气固两相流电容层析成像测量方法及装置
CN102778541A (zh) * 2012-08-07 2012-11-14 尚沃医疗电子无锡有限公司 一种气体传感器标定装置与方法
CN106324286A (zh) * 2015-07-02 2017-01-11 成都金景盛风科技有限公司 测量液-气-液三相流的传感器的标定方法和装置
CN108007500A (zh) * 2017-11-15 2018-05-08 天津大学 电阻层析浓度与速度测量传感器系统
CN111443113A (zh) * 2019-01-17 2020-07-24 武汉绿林系统科技有限责任公司 一种电学层析成像（简称et）两相流测量系统
CN111610173A (zh) * 2020-05-27 2020-09-01 中国水利水电科学研究院 三维流体浓度场标定装置及标定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于电阻成像技术的水平管气液两相流研究;许燕斌;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)基础科学辑》;20101215;第71-72页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112285164A (zh) 2021-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105588796B (zh) 一种精确快速测定土壤渗透系数的装置
US10989702B2 (en) Laboratory tracer experiment system for medium characteristic inversion of karst conduit
Xing et al. A combination method for metering gas–liquid two-phase flows of low liquid loading applying ultrasonic and Coriolis flowmeters
CN104280328B (zh) 一种流式细胞分析装置及分析方法
US3457768A (en) Meter proving
CN104406999B (zh) 一种原位标定核磁共振成像油藏渗流模拟测量装置及方法
CN111721652B (zh) 一种基于piv和ptv技术的水力侵蚀细观机理观测装置及试验方法
CN113670500B (zh) 盾构隧道管片浮力测量模型实验装置
CN207585705U (zh) 一种可实时监测灌入被注介质注浆量的装置
CN211292892U (zh) 一种用于海底滑坡质量输运过程监测的测试装置
CN112285164B (zh) 一种基于电学层析技术的浓度标定装置
CN101975734A (zh) 多孔材料流—固—热多场耦合渗透率测量装置及其测量方法
CN204649589U (zh) 一种原状土样渗透系数测定装置
CN108844959A (zh) 一种圆管内气液两相环状流截面相含率的测量及修正方法
CN105783982A (zh) 基于电阻层析成像技术的气液两相流测量方法和装置
CN219301749U (zh) 一种机器视觉渠道流量测量设备标定装置
CN101603971B (zh) 微量流动中的流速测量仪及测量方法
CN208383646U (zh) 一种溶液密度在线检测装置
CN206990581U (zh) 水沙过程监测系统
CN110749725A (zh) 一种用于海底滑坡质量输运过程监测的测试装置及试验方法
CN103528922B (zh) 一种测量动态泥沙体积浓度方法及装置
CN112285165B (zh) 基于电学层析技术的管道多相流流速和浓度的标定系统
CN209525231U (zh) 注浆改造岩土体渗透性能智能测量试验装置
CN208254994U (zh) 一种在线检测液体介质密度的仪表装置
CN204043736U (zh) 溶液式测流装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant