CN114459955A - 一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法 - Google Patents

一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114459955A
CN114459955A CN202210197377.5A CN202210197377A CN114459955A CN 114459955 A CN114459955 A CN 114459955A CN 202210197377 A CN202210197377 A CN 202210197377A CN 114459955 A CN114459955 A CN 114459955A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid
kinematic viscosity
storage bin
bubbles
viscosity coefficient
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.)
Granted
Application number
CN202210197377.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114459955B (zh
Inventor
张宇
徐立鑫
芮小博
王丙璞
黄新敬
李健
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 CN202210197377.5A priority Critical patent/CN114459955B/zh
Publication of CN114459955A publication Critical patent/CN114459955A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114459955B publication Critical patent/CN114459955B/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
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N2011/006—Determining flow properties indirectly by measuring other parameters of the system

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，所述测量方法包括如下步骤：1)测量系统搭建；2)液体注入；3)气泡释放；4)信号采集处理；5)运动粘度系数计算；6)被测液体回收。本发明设计科学合理，能够快速实现运动粘度系数的测量，且测量系统结构简单，测量方便，测量精度高。

Description

一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法
技术领域
本发明属于液体运动粘度系数测量领域，具体涉及一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法。
背景技术
液体运动粘度系数检测在诸多领域起着重要的作用，例如石油产品检测、制冷行业中制冷介质的调制检测、化工产品质量检测等。液体运动粘度系数检测的方法有许多，现有技术中常用的方法有毛细管法、旋转粘度计法、单管落球法及多管落球法。
但是，上述方法存在检测复杂或检测不稳定的缺陷，难以实现液体运动粘度系数的快速检测。因此，本专利提出一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，可实现液体场下运动粘度系数的快速自动检测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，能够快速实现运动粘度系数的测量，且测量系统结构简单，测量方便，测量精度高。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述测量方法的步骤为：
1)测量系统搭建：所述测量方法使用的测量系统包括液体储存仓及设备仓，所述液体储存仓的顶端对称设置有两个进液口，底端设置有出液口，所述液体储存仓内设置水听器；所述设备仓内设置有气泵、电磁阀、气泡导管、针头、处理系统及信号放大器，所述气泵与电磁阀连接，所述电磁阀与气泡导管连接，所述气泡导管伸入所述液体储存仓并在其端部设置有针头，气泵负责产生稳定气压，用于产生气泡，电磁阀负责控制气泡是否冒出至液体储存仓，处理系统负责控制电磁阀的开关；所述水听器连接至所述信号放大器，所述信号放大器连接至所述处理系统，当气泡冒出后，会产生相应的振动信号，水听器负责监听采集其信号，并对振动信号进行放大处理，形成被放大信号，处理系统负责处理被放大信号；
2)液体注入：将被测液体通过两个进液口注入到液体储存仓中，直至被测液体灌满液体储存仓；
3)气泡释放：开启气泵，当气泵稳定工作时，打开电磁阀使得气体通过气泡导管推进，并通过针头释放气泡至液体储存仓内；
4)信号处理：当气泡释放时，水听器采集液体中的振动信号，该振动信号通过信号放大器进行放大处理，被放大信号由处理系统进行收集，处理系统对被收集信号进行FFT处理，获得信号的频域信息，即可获得信号最大频率；
5)运动粘度系数计算：根据气泡频率公式，计算运动粘度系数，完成测量，运动粘度系数的计算公式为：
Figure BDA0003526448810000021
其中：σ为液体的表面张力系数；
ρ为液体密度为；
R为气泡平衡半径；
k为气泡的多变系数；
P0为静压强；
η为液体的运动粘度系数；
由上式变形可得：
Figure BDA0003526448810000022
所述气泡体积通过气泵进行设置，设其体积为V，根据球的体积公式，气泡的平衡半径记为R可以表示为：
Figure BDA0003526448810000023
其他参数在已知条件下，可通过频率的测量得到运动粘度系数；
6)被测液体回收；测量结束后，打开出液口上的阀门，回收被测液体，并清洗液体储存仓。
而且，所述液体储存仓为半径1m、高度1.5m的圆柱形液体储存仓，所述进液口为半径0.2m的圆形口，所述出液口为半径0.1m的圆形口，所述出液口上带有阀门11，可控制液体流出。
而且，所述针头为10G平头针头。
而且，所述信号方法器的放大倍数为40dB，所述水听器、信号放大器与处理系统的信号传输通过BNC连接线进行。
而且，所述处理系统为FPGA开发系统。
本发明的优点和有益效果为：
本发明提出的一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量，能够快速实现运动粘度系数的测量，且测量系统结构简单，测量方便，测量精度高。
附图说明
图1为本发明测量系统的结构示意图；
图2为本发明测量方法的流程图；
图3为本发明的气泡信号示意图。
附图标记说明
1-第一进液口、2-第二进液口、3-针头、4-气泡导管、5-电磁阀、6-气泵、7-处理系统、8-设备仓、9-信号放大器、10-出液口、11-阀门、12-水听器、13-液体储存仓。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其创新之处在于：所述测量方法的步骤为：
1)测量系统搭建：所述测量方法使用的测量系统包括液体储存仓13及设备仓8，所述液体储存仓的顶端对称设置有第一进液口1及第二进液口2，底端设置有出液口10，所述液体储存仓内设置水听器12；所述设备仓内设置有气泵6、电磁阀5、气泡导管4、针头3、处理系统7及信号放大器9，所述气泵与电磁阀连接，所述电磁阀与气泡导管连接，所述气泡导管伸入所述液体储存仓并在其端部设置有针头，气泵负责产生稳定气压，用于产生气泡，电磁阀负责控制气泡是否冒出至液体储存仓，处理系统负责控制电磁阀的开关；所述水听器连接至所述信号放大器，所述信号放大器连接至所述处理系统，当气泡冒出后，会产生相应的振动信号，水听器负责监听采集其信号，并对振动信号进行放大处理，形成被放大信号，处理系统负责处理被放大信号，信号方法器的放大倍数为40dB，所述水听器、信号放大器与处理系统的信号传输通过BNC连接线进行，处理系统为FPGA开发系统；
2)液体注入：将被测液体通过两个进液口注入到液体储存仓中，直至被测液体灌满液体储存仓，液体储存仓为半径1m、高度1.5m的圆柱形液体储存仓，所述进液口为半径0.2m的圆形口，所述出液口为半径0.1m的圆形口，可控制液体流出；
3)气泡释放：开启气泵，当气泵稳定工作时，打开电磁阀使得气体通过气泡导管推进，并通过针头释放气泡至液体储存仓内，针头为10G平头针头；
4)信号处理：当气泡释放时，水听器采集液体中的振动信号，该振动信号通过信号放大器进行放大处理，被放大信号由处理系统进行收集，处理系统对被收集信号进行FFT处理，获得信号的频域信息，即获得信号最大频率；
5)运动粘度系数计算：根据气泡频率公式，计算运动粘度系数，完成测量，运动粘度系数的计算公式为：
Figure BDA0003526448810000041
其中：σ为液体的表面张力系数；
ρ为液体密度为；
R为气泡平衡半径；
k为气泡的多变系数；
P0为静压强；
η为液体的运动粘度系数；
由上式变形可得：
Figure BDA0003526448810000042
所述气泡体积通过气泵进行设置，设其体积为V，根据球的体积公式，气泡的平衡半径记为R可以表示为：
Figure BDA0003526448810000043
其他参数在已知条件下，可通过频率的测量得到运动粘度系数；
6)被测液体回收；测量结束后，打开出液口上的阀门11，回收被测液体，并清洗液体储存仓。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述测量方法的步骤为：
1)测量系统搭建：所述测量方法使用的测量系统包括液体储存仓(13)及设备仓(8)，所述液体储存仓的顶端对称设置有两个进液口，底端设置有出液口(10)，所述液体储存仓内设置水听器(12)；所述设备仓内设置有气泵(6)、电磁阀(5)、气泡导管(4)、针头(3)、处理系统(7)及信号放大器(9)，所述气泵与电磁阀连接，所述电磁阀与气泡导管连接，所述气泡导管伸入所述液体储存仓并在其端部设置有针头，气泵负责产生稳定气压，用于产生气泡，电磁阀负责控制气泡是否冒出至液体储存仓，处理系统负责控制电磁阀的开关；所述水听器连接至所述信号放大器，所述信号放大器连接至所述处理系统，当气泡冒出后，会产生相应的振动信号，水听器负责监听采集其信号，并对振动信号进行放大处理，形成被放大信号，处理系统负责处理被放大信号；
2)液体注入：将被测液体通过两个进液口注入到液体储存仓中，直至被测液体灌满液体储存仓；
3)气泡释放：开启气泵，当气泵稳定工作时，打开电磁阀使得气体通过气泡导管推进，并通过针头释放气泡至液体储存仓内；
4)信号处理：当气泡释放时，水听器采集液体中的振动信号，该振动信号通过信号放大器进行放大处理，被放大信号由处理系统进行收集，处理系统对被收集信号进行FFT处理，获得信号的频域信息，即可获得信号最大频率；
5)运动粘度系数计算：根据气泡频率公式，计算运动粘度系数，完成测量，运动粘度系数的计算公式为：
Figure FDA0003526448800000011
其中：σ为液体的表面张力系数；
ρ为液体密度为；
R为气泡平衡半径；
k为气泡的多变系数；
P0为静压强；
η为液体的运动粘度系数；
由上式变形可得：
Figure FDA0003526448800000021
所述气泡体积通过气泵进行设置，设其体积为V，根据球的体积公式，气泡的平衡半径记为R可以表示为：
Figure FDA0003526448800000022
其他参数在已知条件下，可通过频率的测量得到运动粘度系数；
6)被测液体回收；测量结束后，打开出液口上的阀门(11)，回收被测液体，并清洗液体储存仓。
2.根据权利要求1所述的基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述液体储存仓为半径1m、高度1.5m的圆柱形液体储存仓，所述进液口为半径0.2m的圆形口，所述出液口为半径0.1m的圆形口，所述出液口上带有阀门11，可控制液体流出。
3.根据权利要求1所述的基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述针头为10G平头针头。
4.根据权利要求1所述的基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述信号方法器的放大倍数为40dB，所述水听器、信号放大器与处理系统的信号传输通过BNC连接线进行。
5.根据权利要求1所述的基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法，其特征在于：所述处理系统为FPGA开发系统。
CN202210197377.5A 2022-03-01 2022-03-01 一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法 Active CN114459955B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210197377.5A CN114459955B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210197377.5A CN114459955B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114459955A true CN114459955A (zh) 2022-05-10
CN114459955B CN114459955B (zh) 2023-09-15

Family

ID=81415853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210197377.5A Active CN114459955B (zh) 2022-03-01 2022-03-01 一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114459955B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003690A2 (en) * 2003-06-26 2005-01-13 Invensys Systems, Inc. Viscosity-corrected flowmeter
CN104132870A (zh) * 2014-07-10 2014-11-05 上海大学 表面张力和表面面积粘性测定装置
CN104502240A (zh) * 2014-12-17 2015-04-08 中国科学院工程热物理研究所 液体参数测量系统
WO2016029268A1 (en) * 2014-08-27 2016-03-03 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation A method and a device for acoustic estimation of bubble properties
CN107589048A (zh) * 2017-10-25 2018-01-16 泉州市全通光电科技有限公司 一种新型全自动运动粘度测试仪器及其测试方法
CN214472543U (zh) * 2021-01-14 2021-10-22 新疆大学 一种液体粘度检测系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003690A2 (en) * 2003-06-26 2005-01-13 Invensys Systems, Inc. Viscosity-corrected flowmeter
CN104132870A (zh) * 2014-07-10 2014-11-05 上海大学 表面张力和表面面积粘性测定装置
WO2016029268A1 (en) * 2014-08-27 2016-03-03 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation A method and a device for acoustic estimation of bubble properties
CN104502240A (zh) * 2014-12-17 2015-04-08 中国科学院工程热物理研究所 液体参数测量系统
CN107589048A (zh) * 2017-10-25 2018-01-16 泉州市全通光电科技有限公司 一种新型全自动运动粘度测试仪器及其测试方法
CN214472543U (zh) * 2021-01-14 2021-10-22 新疆大学 一种液体粘度检测系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘联胜;吴晋湘;韩振兴;傅茂林: "气泡雾化喷嘴在不同液体物性下的喷雾特性研究", 热科学与技术, no. 002 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114459955B (zh) 2023-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3200167B2 (ja) 液体流の質量流量の測定方法
CA2045716A1 (en) Method for monitoring acoustic emissions
CN103018153A (zh) 一种渗流流场端部效应的评价方法
US4832503A (en) Steam quality monitoring means and method
Husin et al. Acoustic emission of a single bubble activities
CN1858562A (zh) 浮力式深低温液位计
CN114459955A (zh) 一种基于气泡弹性特征的液体场运动粘度系数测量方法
CN108548835A (zh) 一种评价泡沫在岩心驱油过程中动态稳定性的方法
CN203551033U (zh) 吹气式液位计
CN204514397U (zh) 一种非满管流量测量装置
CN101017106A (zh) 文克锥形流量计
CN201007662Y (zh) 文克锥形流量计
CN201740553U (zh) 双参量质量流量计
CN101344105A (zh) 基于mems的v锥流量传感器的液压系统功率测量装置
CN206146634U (zh) 一种喷嘴的流量特性试验装置
CN106644387B (zh) 非恒定流下管道内壁沿程阻力系数测试装置及测试方法
CN105181027B (zh) 管内气液两相逆向流动检测装置
CN203719706U (zh) 一种提高lpg流量测量准确度的压差式流量测量装置
CN202915987U (zh) 一种界面测量装置
CN107816345A (zh) 一种油井套管气气量计量的装置和方法
CN102587885A (zh) 一种井口原油产出计量装置及计量方法
CN104807509B (zh) 一种提高lpg流量测量准确度的压差式流量测量装置
CN108302328B (zh) 一种管道堵塞程度计算方法
CN203011438U (zh) 气液两相流毕托巴流量计
CN105865557A (zh) 一种超高粘度气液两相分离计量装置

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