CN208420856U - 一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置，包括：测试容器，测试容器顶部为开放状；测试容器底部连通有一个三通气管；三通气管包括第一端口、第二端口、第三端口；第一端口与测试容器连接，第二端口连接有气源；气源与第二端口之间还设置有气体流量计；气体流量计连接有计算机；第三端口上包覆有一层振动膜；振动膜连接有拾音器，拾音器与计算机连接。本实用新型提供的一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置，在无法观测条件下可以实现气泡计数，尺寸计算，密度计算等方面的优点，可实现多相流中气泡体积和气泡数量密度的准确检测，从而对实验室条件下多相流中气泡数量测定以及解决实际工程问题均有重要意义。

Description

一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置

技术领域

本实用新型属于气体测量技术领域，具体涉及一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置。

背景技术

高浓度分散相多相流广泛存在于能源，动力和化工等领域。这些系统中，气体通常以气泡的形式分散在多相流中，多相流指包含明显分界面的流体系统，如含气泡(液滴)的液体(气体)、不混溶的液体、含固体颗粒的气体或液体等。多组分流可以分为可混溶和不可混溶两类。

在诸多工程和实验中，高浓度分散相多相流中气泡的物性参数(如气泡体积、气泡数量及分布密度)是重要的工艺参数，气泡识别的精确程度直接影响到气泡动力规律研究的准确性。尤其在反应器研究方面，多相流中分散相与气泡的相互接触以及反应器内环境的均匀性都与气泡的物性和运动特性密切相关。而高浓度分散相的存在，使得对气泡行为的观察更加困难，因此，对多相流中气泡尺寸及数量的定量测量，不仅是认识各种涉及气泡的高浓度分散相多相流动特性的重要前提，也为解决实际工程问题提供理论指导。

随着对多相流流动特性研究的深入，对于气泡测量手段提出了更高的要求。早期受测量技术的限制，此方面的手段仅限于气液两相流或低浓度分散中气泡的测量，如快速关闭阀门法、电导法、射线衰减法、压差法、微波法、光纤探针、电导探针法、多孔法以及漂移量分析法等。虽然近年来，图像处理作为现代信息处理技术，已被广泛地应用到各种参数检测中，其中高速摄像法是一种非接触式瞬态、整场测量方法，可以直观显示气泡的大小及其分布，以及气泡的运动过程，同时连接计算机和图像处理技术，实现了对气液两相中气泡快速准确的在线识别与测量。但一般高速摄像法采用外部光源，然而由于多相流中高浓度分散相的存在，阻碍了外部光源的射入，使得高速摄像机不能捕捉到清晰的气泡图像进而无法完成后期的图像处理，所述目前的技术在无法观测条件下(比如不透明容器)，无法实现气泡技术，尺寸计算，密度计算。

为解决上述技术问题，本领域技术人员基于声波在各种介质中传播不受光源的影响，设计了一套在多相流中检测气泡体积和数量密度的装置及处理方法。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置。所述技术方案如下：

一方面，一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置，包括：测试容器，所述测试容器顶部为开放状；所述测试容器底部连通有一个三通气管；所述三通气管包括第一端口、第二端口、第三端口；所述第一端口与所述测试容器连接，所述第二端口连接有气源；所述气源与所述第二端口之间还设置有气体流量计；所述气体流量计连接有计算机；所述第三端口上包覆有一层振动膜；所述振动膜连接有拾音器，所述拾音器与所述计算机连接。

进一步的，所述三通气管的第一端口处设置有喷嘴。

进一步的，所述喷嘴上套设有过滤网。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型提供的一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置，具有在无法观测条件下(比如不透明容器)可以实现气泡计数，尺寸计算，密度计算等方面的优点，可实现多相流中气泡体积和气泡数量密度的准确检测，从而对实验室条件下多相流中气泡数量测定以及解决实际工程问题均有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一的一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置示意图；

图2是本实用新型实施例二的一种多相流中气泡数量和数量密度检测方法流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实用新型提供了一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置，参见图1，包括：测试容器1，所述测试容器1顶部为开放状；所述测试容器1底部连通有一个三通气管2；所述三通气管包括第一端口、第二端口、第三端口；所述第一端口与所述测试容器1连接，所述第二端口连接有气源3；所述气源3与所述第二端口之间还设置有气体流量计7；所述气体流量计7连接有计算机6；所述第三端口上包覆有一层振动膜4；所述振动膜4连接有拾音器5，所述拾音器5与所述计算机6连接。

具体地，所述气源3与所述三通气管2之间还设置有气体流量计7，用于测量通入测试容器1内的气体总量，同时气体流量计7连接计算机6并实时上传流量数据的功能；三通气管2的第三端口处覆有振动膜4，振动膜与拾音器5相连，当振动膜4产生振动时，通过计算机6录制声波信号，通过对波峰图进行分析处理便可间接测得一定时间内吹入气泡的数量。在其他实施例中，测试容器的应用场景不会限制特定的容器。

进一步的，所述三通气管的第一端口处设置有喷嘴。

本实施例中，喷嘴8采用的材料，根据测试容器1内熔体的类型来确定，具体地，当测试容器1内熔体为低温普通熔体时，喷嘴8的材料采用普通不锈钢即可；当测试容器1内熔体为低温有侵蚀性熔体时，喷嘴8的材料采用不锈钢+氧化铝；当测试容器1内熔体为高温熔体，喷嘴8的材料采用纯氧化铝/氧化镁。

进一步的，所述喷嘴8上套设有过滤网9，用于防止测试溶液中的杂质堵塞三通气管2的喷嘴8。

实施例二

另一方面，提供了一种多相流中气泡数量和数量密度检测方法，参见图2，包括：

S100：由气源释放的气体通过三通气体进入装满液体的测试容器中；并通过气体流量计测得气体流量；

具体地，本实施例中的多相流为气体进入液相的流动。

S200：当一个气泡离开所述三通气管的喷嘴时，引起所述三通气管内压力的变化，从而使所述振动膜产生振动，通过拾音器传至计算机；所述计算机获取声波信号图，通过对波峰图进行分析处理，测得预设时间内吹入气泡的数量；

S300：根据测得的所述气体流量和所述预设时间内吹入气泡的数量，得到平均气泡体积；

具体地，S300中，所述根据测得的所述气体流量和所述预设时间内吹入气泡的数量，得到平均气泡体积的具体步骤如下：

根据可得到平均气泡体积；

式中，Q_b为气体流量，单位为m3.s-1；t为时间，单位为s；Nb为t内吹入气泡的数量；Sb为平均气泡体积，单位为m3。

S400：再通过收集气体进入装满液体容器时溢出液体的体积可得到气泡总体积；

S500：根据所述平均气泡体积和气泡总体积，得到气泡数量密度。

具体地，S500中，所述根据平均气泡体积和气泡总体积，得到气泡数量密度的具体步骤如下：

根据可得到所需的气泡数量密度；

式中，Vb为气泡总体积，单位为m3；Sb为平均气泡体积，单位为m3；V为多相流的总体积，单位为m3；nb为多相流中气泡数量密度，单位为m-3。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型提供的一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置，具有在无法观测条件下(比如不透明容器)可以实现气泡计数，尺寸计算，密度计算等方面的优点，可实现多相流中气泡体积和气泡数量密度的准确检测，从而对实验室条件下多相流中气泡数量测定以及解决实际工程问题均有重要意义。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置，包括：测试容器，其特征在于，所述测试容器顶部为开放状；所述测试容器底部连通有一个三通气管；所述三通气管包括第一端口、第二端口、第三端口；所述第一端口与所述测试容器连接，所述第二端口连接有气源；所述气源与所述第二端口之间还设置有气体流量计；所述气体流量计连接有计算机；所述第三端口上包覆有一层振动膜；所述振动膜连接有拾音器，所述拾音器与所述计算机连接。

2.如权利要求1所述的多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置，其特征在于，所述三通气管的第一端口处设置有喷嘴。

3.如权利要求2所述的多相流中吹入气泡数量和数量密度检测装置，其特征在于，所述喷嘴上套设有过滤网。