CN112526161A - 一种热工自然循环实验中的流速测量装置及其方法 - Google Patents
一种热工自然循环实验中的流速测量装置及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112526161A CN112526161A CN202011443836.0A CN202011443836A CN112526161A CN 112526161 A CN112526161 A CN 112526161A CN 202011443836 A CN202011443836 A CN 202011443836A CN 112526161 A CN112526161 A CN 112526161A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluid
- electrode
- flow velocity
- natural circulation
- pipeline
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 70
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000002696 acid base indicator Substances 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 19
- KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N phenolphthalein Chemical group C1=CC(O)=CC=C1C1(C=2C=CC(O)=CC=2)C2=CC=CC=C2C(=O)O1 KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000007793 ph indicator Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 229930014669 anthocyanidin Natural products 0.000 claims 1
- 150000001452 anthocyanidin derivatives Chemical class 0.000 claims 1
- 235000008758 anthocyanidins Nutrition 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229930002877 anthocyanin Natural products 0.000 description 2
- 235000010208 anthocyanin Nutrition 0.000 description 2
- 239000004410 anthocyanin Substances 0.000 description 2
- 150000004636 anthocyanins Chemical class 0.000 description 2
- UDSAIICHUKSCKT-UHFFFAOYSA-N bromophenol blue Chemical compound C1=C(Br)C(O)=C(Br)C=C1C1(C=2C=C(Br)C(O)=C(Br)C=2)C2=CC=CC=C2S(=O)(=O)O1 UDSAIICHUKSCKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- OYCLSQDXZMROJK-UHFFFAOYSA-N 2-bromo-4-[3-(3-bromo-4-hydroxyphenyl)-1,1-dioxo-2,1$l^{6}-benzoxathiol-3-yl]phenol Chemical compound C1=C(Br)C(O)=CC=C1C1(C=2C=C(Br)C(O)=CC=2)C2=CC=CC=C2S(=O)(=O)O1 OYCLSQDXZMROJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- XJRPTMORGOIMMI-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-amino-4-(trifluoromethyl)-1,3-thiazole-5-carboxylate Chemical compound CCOC(=O)C=1SC(N)=NC=1C(F)(F)F XJRPTMORGOIMMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000003709 image segmentation Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- CEQFOVLGLXCDCX-WUKNDPDISA-N methyl red Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=CC=C1C(O)=O CEQFOVLGLXCDCX-WUKNDPDISA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G01P5/18—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance
- G01P5/20—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance using particles entrained by a fluid stream
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
本发明公开了一种热工自然循环实验中的流速测量装置及其方法，属于测量设备领域。本发明提供的流速测量装置能够适用于热工自然循环实验装置中的低流速测定，该装置通过电解系统能将管路中的流体电解为H+和OH‑，由于管路中的流体事先添加有酸碱变色指示剂，因此，在电解系统下游的管路中会出现两条不同颜色的迹线。为了使流速测量更加准确，本发明可以将电解系统外接脉冲电源，间隔一定时间对电极施加脉冲电压，从而获得不同长度段间隔出现的迹线段，以便于图像识别分辨。本发明通过图像识别技术，可直观检测到管道内流体的流速。本发明的流速测量装置能够方便的安装于热工自然循环实验装置中，不会流体温度的变化导致流速测量结果产生误差。
Description
技术领域
本发明属于流速测量设备领域，具体涉及一种热工自然循环实验中的流速测量装置及其方法。
背景技术
热工自然循环实验主要用于模拟核反应堆中的自然循环过程。而自然循环是指在闭合回路里不依赖外界动力源，仅仅利用冷热流体之间的密度差和高低位差产生的驱动压力，克服沿程管道的局部阻力、摩擦阻力等之后，形成的一种循环流动。自然循环在核行业中有重要的应用，它不仅可以作为反应堆发生事故后的重要冷却手段，还可作为压水反应堆的一种主要循环冷却方式，减少系统对外界电源的依赖，提高反应堆的固有安全性。
自然循环装置中一般在环形管道上设有加热段和冷却段，加热段布置在低位，冷却段布置在高位，而冷却器的流体温度要低于加热段内的流体温度，因此高位的流体与低位的流体之间就形成了密度差，正是这种密度差在重力作用下驱动流体流动。但是这种密度差驱动的自然循环，其流速一般低于常规的流速测量设备的量程下限。在实际的反应堆中，可以通过特殊的高精度流速测量设备来实现其流速测量，但是此类测量设备的价格昂贵。对于实验室中的热工自然循环实验而言，应用此类特殊测量设备的成本过高。
因此，亟需针对热工自然循环实验提供一种低成本高精度的流速测量设备。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种适用于热工自然循环实验中的流速测量装置及其方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种热工自然循环实验中的流速测量装置，其包括第一电极、第二电极、直流电源、图像拍摄设备和数据处理装置；
所述第一电极和第二电极分别安装于测量管道的同一横截面处，在测量管道内两个电极保持间距；第一电极和第二电极分别连接至直流电源的正负极，构成用于对测量管道内的流体进行电解的电解系统；所述测量管道内的流体中含有酸碱指示剂，且在所述电解系统处于电解状态下，至少一个电极表面的pH能使酸碱指示剂变色，在管内流体中形成变色迹线段；
所述图像拍摄设备用于在所述电解系统电解状态下，以固定视角连续拍摄测量管道内两个电极所在位置及其下游的流体，获取连续图像帧；
所述数据处理装置用于对图像拍摄设备获取的连续图像帧进行处理，提取不同图像帧中同一变色迹线段的管内移动距离和拍摄时间差，换算为管内流体的流速。
作为优选，所述的直流电源的输出电压由电压控制器控制，使第一电极和第二电极的加载电压为脉冲电压。
进一步的，所述的脉冲电压的波形为方波，且相邻波的宽度不同。
作为优选，所述的图像拍摄设备为高速摄像机。
作为优选，所述的数据处理装置中，每一帧图像帧均通过图像分割，从背景中提取图像中的所有变色迹线段，并通过形态学比对从连续两帧图像中提取出同一变色迹线段，计算连续两帧图像中同一变色迹线段的同一个端点间距，将该间距除以两帧图像帧的时间戳之差，换算得到管内流体的流速。
作为优选，所述测量管道内的流体中含有一种或多种酸碱指示剂，能同时指示酸性和碱性，使第一电极和第二电极处各自形成一条变色迹线段。
作为优选，所述图像拍摄设备的固定视角正对测量管道，测量管道内流体在图像中不存在畸变，测量管道侧部优选设置与所述变色迹线段存在色差的纯色背景板。
作为优选，所述测量管道内的流体为水，所述酸碱指示剂为酚酞、石蕊或花青素。
作为优选，所述测量管道两端均设有法兰盘，用于与外部管道相连。
第二方面，本发明提供了一种利用如第一方面任一方案所述流速测量装置的热工自然循环实验中的流速测量方法，其步骤如下：
S1：将所述流速测量装置的测量管道接入热工自然循环实验的环形管道中，测量管道的管径与前后连接管段的管径一致；
S2：在热工自然循环实验所用的水中预先加入所述酸碱指示剂混匀，运行热工自然循环实验装置使环形管道内的水自然循环流动；
S3：通过所述直流电源对第一电极和第二电极施加间歇性的脉冲电压，水在电极表面的电解作用下发生区域性的酸碱性改变，使水中混合的酸碱指示剂变色，在电极下游形成变色迹线段；
S4：通过图像拍摄设备以固定视角连续拍摄测量管道内两个电极所在位置及其下游的流体，获取带有变色迹线段的连续图像帧；
S5：通过数据处理装置获取连续图像帧，并提取不同图像帧中同一变色迹线段的管内移动距离和拍摄时间差，计算管内流体的流速。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
本发明提供的流速测量装置能够适用于热工自然循环实验装置中的低流速测定，该装置通过电解系统能将管路中的流体电解为H+和OH-，由于管路中的流体事先添加有酸碱变色指示剂，因此，在电解系统下游的管路中会出现两条不同颜色的迹线。为了使流速测量更加准确，本发明可以将电解系统外接脉冲电源，间隔一定时间对电极施加脉冲电压，从而获得不同长度段间隔出现的迹线段，以便于图像识别分辨。本发明通过图像识别技术，可直观检测到管道内流体的流速。本发明的流速测量装置能够方便的安装于热工自然循环实验装置中，不会流体温度的变化导致流速测量结果产生误差。
附图说明
图1为适用于热工自然循环实验中的流速测量装置的结构示意图；
图2为流速测量装置中单条迹线的状态示意图；
图3为流速测量装置中双条迹线的状态示意图；
图4为图像拍摄设备的拍摄视角示意图；
图5为电解系统加载的一种方波脉冲电压示意图；
图6为电解系统加载的另一种方波脉冲电压示意图；
图7为该流速测量装置在热工自然循环实验装置中的安装示意图；
图中附图标记为：第一电极1、第二电极2、直流电源3、图像拍摄设备4、数据处理装置5、测量管道6、环形管道A、冷却器B、加热器C、流速测量装置D。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1所示，在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种热工自然循环实验中的流速测量装置，其主要部件包括第一电极1、第二电极2、直流电源3、图像拍摄设备4和数据处理装置5，同时整个装置的功能实现还需要依赖于一条测量管道6，但需要说明的是，该测量管道6可以是热工自然循环实验装置自身环形管道的一部分，也可以是一条单独的外设管道。本实施例中，采用单独的外设管道，因此本发明的流速测量装置将和该测量管道6集成为一个测量组件，通过测量管道6两端的法兰盘连接至待测管段中，为了避免对流速造成干扰测量管道6的管径应当与前后连接管段的管径一致。
第一电极1和第二电极2分别安装于测量管道6的同一横截面处，在本实施例中第一电极1和第二电极2正对设置，两者的外壳均密封固定在测量管道6的壳体上，接线端位于测量管道6外部，两个电极的电化学反应段在测量管道6内保持一定间距。第一电极1和第二电极2的接线端分别连接至直流电源3的正负极，由此构成用于对测量管道6内的流体进行电解的电解系统。当然两个电极与直流电源3中间应当设有必要的开断阀门等部件，此处不再赘述。
本发明中，设置电解系统的目的是利用电解系统对流体电解过程中产生的电极表面电化学反应，形成电极表面微区域中不同的酸碱环境，而测量管道6内的流体中预先添加有酸碱指示剂。当电解系统处于电解状态下，电极能将管路中的流体电解为H+和OH-，阳极区由于H+增多pH值减小，阴极区由于OH-增多pH值增大。因此，电解过程中，电极表面的pH发生变化时，电极表面的pH变化能使一定区域内酸碱指示剂变色，而流体又是不断在流动的，因此该变色区域会在电极下游形成一条迹线，称之为变色迹线段。因此，本发明中所用的流体应当是在电解状态下能够被电解的成分，本实施例中管内流体为水。当然，水中必要时可以补充增加NaCl等中性电解质，以提高电解效率。
由于该变色迹线段的形成是由于流体内部的酸碱指示剂变色所导致的，酸碱指示剂又是完全溶于流体中的，因此该变色迹线段的移动速率是与流体本身的移动速率完全一致的，不存在速度差，只要能够对变色迹线段位置进行准确识别即可实现管内流体速度的测定。而且，电极系统造成的pH变化仅仅是暂时的，随着两个电极附近流体在后续流动过程中的逐渐混合，其酸碱性会被迅速中和，重新恢复至初始pH状态，不会对其他工序造成影响。
需要注意的是，本发明中电解系统处于电解状态下，只要有一个电极表面的pH能使酸碱指示剂变色，即可在管内流体中形成变色迹线，该状态下可参见图2。当然，也可以使两个电极表面的pH都能使酸碱指示剂变色，即可在管内流体中形成两条变色迹线，该状态下可参见图3所示。这两种形式取决于所添加的酸碱指示剂种类。当仅需要显示一条变色迹线时，测量管道6内的流体中含有的酸碱指示剂应当仅在酸性或者碱性条件下变色，由于本实施例测量管道6内的流体为水，因此酸碱指示剂可以选择酚酞、甲基红、溴酚红、溴甲酚紫或石蕊等，优选采用中性条件下无色的酚酞。当仅需要显示两条变色迹线时，测量管道6内的流体中含有的酸碱指示剂应当在酸性盒碱性条件下分别变色，由于本实施例测量管道6内的流体为水，因此酸碱指示剂可以选择花青素等酸碱均变色的指示剂，同时也可以选择多种指示剂的混合，能同时指示酸性和碱性，使第一电极1和第二电极2处各自形成一条变色迹线段，例如酚酞和溴酚蓝的组合，酚酞碱性变色而溴酚蓝酸性变色。
另外，由于变色迹线段是在不断移动的，因此需要通过图像拍摄设备4对其移动过程进行记录，图像拍摄设备4可以是任何能够定时捕捉图像的设备。本实施例中，图像拍摄设备4采用的是高速摄像机，其能够捕捉高速移动物体的视频图像，本发明中由于流体流动速度本身并不快，因此高速摄像机能够较好地胜任图像捕捉任务。高速摄像机电解系统电解状态下，以固定视角连续拍摄测量管道6内两个电极所在位置及其下游的流体，获取连续图像帧。需要注意的是，高速摄像机在捕捉图像时，其位置和视角应当固定不动，否则容易产生误差。参见图4所示，高速摄像机的拍摄区域R应当覆盖两个电极所在位置以及其下游一定区域，避免偏离两个电极所在位置。因为变色迹线在流动过程中会逐渐变形扭曲，同时颜色逐渐变淡，因此应当尽量捕捉两个电极所在位置的直线段。
另外，图像拍摄设备4的固定视角应当尽量正对测量管道6，以保证测量管道6内流体在图像中不存在畸变。同时为了避免背景的杂色导致变色迹线识别困难，可以在测量管道6侧部设置与变色迹线段存在明显色差的纯色背景板。如果酸碱指示剂为酚酞，其原本为无色，碱性下变为红色，因此可以设置白色的背景板，拍摄的图像中为纯白色，可以较为容易地识别红色的迹线。
另外，本发明中为了便于实现迹线识别，还需要在设置一个数据处理装置5，用于对图像拍摄设备4获取的连续图像帧进行处理。数据处理装置5可以采用PC机实现，其作用是提取不同图像帧中同一变色迹线段的管内移动距离和拍摄时间差，换算为管内流体的流速。实际计算时，可以选择迹线最初刚产生时的相邻两帧图像帧或者间隔一定时间的两帧图像帧，提取同一条变色迹线段后，以位于下游的端点作为基准点，计算两个基准点之间的像素距离，再根据像素距离与管内实际距离之间的换算比例确定实际距离。而这两帧图像帧又分别记录有其拍摄的时间戳，因此可以根据时间戳之差获取时间间隔，将实际距离除以时间间隔即可得到管内流体的流速。
但需要注意的是，管内形成的变色迹线段应当尽量以间隔的线段形式存在，以便于识别，否则连续迹线将导致基准点无法确定。在另一优选实施例中，参见图4所示，可以在直流电源3上设置一个电压控制器，使得直流电源3的输出电压由电压控制器控制，因此通过电压控制器可以保持第一电极1和第二电极2的加载电压为脉冲电压。该做法的目的是使相邻的变色迹线段长度不同，进而便于后续图像识别。常见的脉冲形状有矩形脉冲，方波脉冲，尖脉冲(正尖脉冲和负尖脉冲)，锯齿脉冲，阶梯脉冲，间歇正弦脉冲等等，可根据实际需要选择。本发明中优选设置脉冲电压的波形为方波，且相邻波的宽度不同。方波可以保证电压大小相同，迹线的显示颜色更为均一，不会出现深浅。图5和图6分别展示了两种方波的加载方式，其相邻波形的宽度均保持不同。
当然，上述电压控制器和直流电源3的组合，也可以直接采用成套的脉冲电源来实现，对此不作限制。
另外，图像帧中中变色迹线段的识别可以通过人工判定方式进行，也可以通过图像处理方式进行。随着图像处理技术的成熟，本发明中优选采用自动图像识别实现变色迹线段的位置确定。在一优选实施例中，数据处理装置5上可以搭载图像识别软件，每一帧图像帧均通过图像分割，从背景中提取图像中的所有变色迹线段，并通过形态学比对从连续两帧图像中提取出同一变色迹线段，计算连续两帧图像中同一变色迹线段的同一个端点间距，将该间距除以两帧图像帧的时间戳之差，换算得到管内流体的流速。图像分割方式可以将图像变为灰度后，通过大津阈值分割法进行分割。在前述方波的脉冲电压下，形态学比对可以比对变色迹线段首尾端点之间的长度来实现。
另外，为了便于展示本发明的流速测量装置在热工自然循环实验装置上的安装状态，参加图7所示本发明提供了该流速测量装置再一种自然循环试验仪上的装配形式，该试验仪包括循环管道A、冷却器B、加热器C、前述图2所示的微流速测量装置D。其中，循环管道A呈矩形回路，有顶部管段、底部管段和两侧管段组成，其拐弯位置具有圆形倒角。循环管道A顶部设置排气口，循环管道A的一侧管段上设有对管内流体进行冷却的冷却器B，另一侧管段上设有对管内流体进行加热的加热器C，且冷却器B的高度高于加热器C。本实施例中，冷却器B是一个具有换热管和进水口、出水口的箱体，循环管道A中的流体通入成束的换热管中，冷却水从进水口进入，从出水口排出，进而对换热管内部的流体进行冷却，使其密度升高。加热器C是带有若干加热棒的箱体，其安装在循环管道上，用于对管内流体进行加热，进而使其密度下降。由于加热段布置在低位，冷却段布置在高位，而高位的流体与低位的流体之间存在密度差，因此在这种密度差的驱动下流体形成了自然循环流动。
基于上述流速测量装置，结合图7所示，本发明进一步提供了一种热工自然循环实验中的流速测量方法，其步骤如下：
S1：将流速测量装置的测量管道6接入热工自然循环实验的环形管道中，测量管道6的管径与前后连接管段的管径一致；
S2：在热工自然循环实验所用的水中预先加入酸碱指示剂混匀，正常运行热工自然循环实验装置使环形管道内的水自然循环流动；
S3：通过电压控制器，控制直流电源3对第一电极1和第二电极2施加间歇性的脉冲电压，水在电极表面的电解作用下发生区域性的酸碱性改变，使水中混合的酸碱指示剂变色，在电极下游形成变色迹线段；
S4：通过图像拍摄设备4以固定视角连续拍摄测量管道6内两个电极所在位置及其下游的流体，获取带有变色迹线段的连续图像帧；
S5：通过数据处理装置5获取连续图像帧，由自动图像处理软件提取不同图像帧中同一变色迹线段，然后计算同一基准点在管内移动距离，再根据这两帧图像的拍摄时间差，计算管内流体的流速。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种热工自然循环实验中的流速测量装置，其特征在于，包括第一电极(1)、第二电极(2)、直流电源(3)、图像拍摄设备(4)和数据处理装置(5)；
所述第一电极(1)和第二电极(2)分别安装于测量管道(6)的同一横截面处，在测量管道(6)内两个电极保持间距；第一电极(1)和第二电极(2)分别连接至直流电源(3)的正负极，构成用于对测量管道(6)内的流体进行电解的电解系统；所述测量管道(6)内的流体中含有酸碱指示剂，且在所述电解系统处于电解状态下，至少一个电极表面的pH能使酸碱指示剂变色，在管内流体中形成变色迹线段；
所述图像拍摄设备(4)用于在所述电解系统电解状态下，以固定视角连续拍摄测量管道(6)内两个电极所在位置及其下游的流体，获取连续图像帧；
所述数据处理装置(5)用于对图像拍摄设备(4)获取的连续图像帧进行处理，提取不同图像帧中同一变色迹线段的管内移动距离和拍摄时间差，换算为管内流体的流速。
2.如权利要求1所述的热工自然循环实验中的流速测量装置，其特征在于，所述的直流电源(3)的输出电压由电压控制器控制，使第一电极(1)和第二电极(2)的加载电压为脉冲电压。
3.如权利要求2所述的热工自然循环实验中的流速测量装置，其特征在于，所述的脉冲电压的波形为方波，且相邻波的宽度不同。
4.如权利要求1所述的热工自然循环实验中的流速测量装置，其特征在于，所述的图像拍摄设备(4)为高速摄像机。
5.如权利要求1所述的热工自然循环实验中的流速测量装置，其特征在于，所述的数据处理装置(5)中，每一帧图像帧均通过图像分割，从背景中提取图像中的所有变色迹线段，并通过形态学比对从连续两帧图像中提取出同一变色迹线段，计算连续两帧图像中同一变色迹线段的同一个端点间距，将该间距除以两帧图像帧的时间戳之差，换算得到管内流体的流速。
6.如权利要求1所述的热工自然循环实验中的流速测量装置，其特征在于，所述测量管道(6)内的流体中含有一种或多种酸碱指示剂，能同时指示酸性和碱性，使第一电极(1)和第二电极(2)处各自形成一条变色迹线段。
7.如权利要求1所述的热工自然循环实验中的流速测量装置，其特征在于，所述图像拍摄设备(4)的固定视角正对测量管道(6)，测量管道(6)内流体在图像中不存在畸变，测量管道(6)侧部优选设置与所述变色迹线段存在色差的纯色背景板。
8.如权利要求1所述的热工自然循环实验中的流速测量装置，其特征在于，所述测量管道(6)内的流体为水，所述酸碱指示剂为酚酞、石蕊或花青素。
9.如权利要求1所述的热工自然循环实验中的流速测量装置，其特征在于，所述测量管道(6)两端均设有法兰盘，用于与外部管道相连。
10.一种利用如权利要求1～6任一所述流速测量装置的热工自然循环实验中的流速测量方法，其特征在于，步骤如下：
S1：将所述流速测量装置的测量管道(6)接入热工自然循环实验的环形管道中，测量管道(6)的管径与前后连接管段的管径一致；
S2：在热工自然循环实验所用的水中预先加入所述酸碱指示剂混匀，运行热工自然循环实验装置使环形管道内的水自然循环流动；
S3：通过所述直流电源(3)对第一电极(1)和第二电极(2)施加间歇性的脉冲电压，水在电极表面的电解作用下发生区域性的酸碱性改变，使水中混合的酸碱指示剂变色，在电极下游形成变色迹线段；
S4：通过图像拍摄设备(4)以固定视角连续拍摄测量管道(6)内两个电极所在位置及其下游的流体，获取带有变色迹线段的连续图像帧；
S5：通过数据处理装置(5)获取连续图像帧，并提取不同图像帧中同一变色迹线段的管内移动距离和拍摄时间差，计算管内流体的流速。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011443836.0A CN112526161A (zh) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | 一种热工自然循环实验中的流速测量装置及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011443836.0A CN112526161A (zh) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | 一种热工自然循环实验中的流速测量装置及其方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112526161A true CN112526161A (zh) | 2021-03-19 |
Family
ID=74999975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011443836.0A Pending CN112526161A (zh) | 2020-12-08 | 2020-12-08 | 一种热工自然循环实验中的流速测量装置及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112526161A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005123101A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Toyota Motor Corp | 燃料電池内ガス流れ計測方法とその装置 |
| CN104502551A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-04-08 | 成都海兰天澄科技有限公司 | 测量空气中可吸入颗粒物的在线监测系统 |
| CN105116164A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-02 | 武汉工程大学 | 一种电解极化测量渗流流速的方法 |
| CN105911306A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-08-31 | 河海大学 | 流速自动化测量装置及测量方法 |
| CN111295581A (zh) * | 2017-11-09 | 2020-06-16 | 国际商业机器公司 | 用于分析物检测的pH控制 |
-
2020
- 2020-12-08 CN CN202011443836.0A patent/CN112526161A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005123101A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Toyota Motor Corp | 燃料電池内ガス流れ計測方法とその装置 |
| CN104502551A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-04-08 | 成都海兰天澄科技有限公司 | 测量空气中可吸入颗粒物的在线监测系统 |
| CN105116164A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-02 | 武汉工程大学 | 一种电解极化测量渗流流速的方法 |
| CN105911306A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-08-31 | 河海大学 | 流速自动化测量装置及测量方法 |
| CN111295581A (zh) * | 2017-11-09 | 2020-06-16 | 国际商业机器公司 | 用于分析物检测的pH控制 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111104860B (zh) | 一种基于机器视觉的无人机水质色度监测方法 | |
| Someya et al. | Combined two-dimensional velocity and temperature measurements using a high-speed camera and luminescent particles | |
| CN112526161A (zh) | 一种热工自然循环实验中的流速测量装置及其方法 | |
| CN1645151A (zh) | 流体内部全流场三维可视流向、流速测量装置 | |
| CN2819201Y (zh) | 高炉循环冷却水在线自动测漏装置 | |
| CN207779184U (zh) | 一种带自动泄露检测装置的套管式冷却器 | |
| CN109187277A (zh) | 一种微米毛细管通道中气液相界面移动距离获取方法 | |
| JP2008197087A (ja) | 撮影システムにより生成された画像の画質を定量的に評価するシステム及び方法 | |
| WO2020171652A3 (ko) | 버블을 이용한 실시간 수중 파티클 감지시스템 | |
| JP2008134221A (ja) | 赤外線配管診断方法、及び赤外線配管診断装置 | |
| US9121601B2 (en) | Insertion-hole blockage-rate evaluation system, insertion-hole blockage-rate evaluation method, and insertion-hole blockage-rate evaluation program | |
| CN113686545B (zh) | 一种激光器整机用光栅测试系统 | |
| CN108918348A (zh) | 一种微米毛细管通道中气液相界面移动速度获取方法 | |
| CN210375982U (zh) | 一种微流控芯片耐温耐压检测平台 | |
| CN107067932B (zh) | 一种曝气效果的模拟实验装置 | |
| CN207600912U (zh) | 一种多相流管流-射流冲刷试验装置 | |
| CN112489832B (zh) | 一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪及方法 | |
| CN207937130U (zh) | 全自动密封水检台 | |
| CN102121918A (zh) | 用于测定酸碱浓度的电迁移酸碱滴定装置 | |
| CN109140243A (zh) | 一种管道液体泄漏自动检测装置 | |
| CN104634723A (zh) | 金属腐蚀速度检测方法和检测装置 | |
| Corkidi et al. | Accurate determination of embedded particles within dispersed elements in multiphase dispersions, using a 3D micro-stereoscopic vision system | |
| CN109086758B (zh) | 一种基于加权中值滤波的工业过程异常区域标记方法 | |
| KR20150049139A (ko) | 수중 내에서의 어류 수 감지를 통한 수질 측정 장치 및 그 방법 | |
| CN115096905A (zh) | 一种均压电极结垢程度原位光学检测装置及方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210319 |