隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,多相流流量的測量在天然氣、核能、航天等領(lǐng)域變得越來越重要。本研究利用電容式傳感器以及文丘里管,通過理論分析、機(jī)械設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)室實(shí)流實(shí)驗(yàn)研發(fā)一套起旋分相式含水率測量技術(shù),使電容傳感器在含水率測量時能夠盡量克服流動形態(tài)對其測量的影響,以適用于更寬的相含率測量范圍。同時探索一套基于該含水測量手段的組合技術(shù),為多相流參數(shù)更加準(zhǔn)確方便的測量提供可能。首先,運(yùn)用流體動力學(xué)原理設(shè)計(jì)起旋分相單元,并基于該單元設(shè)計(jì)相應(yīng)的電容傳感器的測量原理。將復(fù)雜的氣液兩相流流動形態(tài)轉(zhuǎn)換成氣相在中心區(qū)域流動,液相沿管壁流動的流動狀態(tài),管壁液膜厚度的變化將會引起傳感器的容值變化,從而實(shí)現(xiàn)測量。分別在中壓濕氣裝置以及三相流裝置的進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在體積含水率為0²0%的實(shí)驗(yàn)條件,積含水率測量值與真實(shí)值的絕對誤差在±2%以內(nèi)。其次,在第一版?zhèn)鞲衅鞯幕A(chǔ)上設(shè)計(jì)了新式傳感器結(jié)構(gòu),并通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)流實(shí)驗(yàn)研究該結(jié)構(gòu)下的含水率測量特性;在濕氣實(shí)驗(yàn)中,體積含水率的絕對誤差分布在±0.5%以內(nèi)。在三相流裝置上進(jìn)行體積含水率為0-88%范圍內(nèi)的氣水兩相流測試實(shí)驗(yàn),受裝置實(shí)驗(yàn)管段長度以及連接方式的影響,在實(shí)... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

垂直上升管中的氣液兩相流流型

圖 1-2 水平管中的氣液兩相流流型管路中的泡狀流動形態(tài)相似，只是受，在管道底部液相多氣相少。另外，氣含量繼續(xù)變高，小氣泡合并聚合成大并且其尾部往往跟隨數(shù)量不等的小氣氣相和液相的流速都相對較小時，重力部流動，氣相在管道頂部流動，兩相之動。

傳統(tǒng)的電容測量電路主要是構(gòu)建信號處理電路，把待測量的電容信號轉(zhuǎn)換成信號、電壓信號或者電流信號，利用該信號與電容值的轉(zhuǎn)換關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對電測量。傳統(tǒng)的信號測量電路需要對信號進(jìn)行調(diào)理，例如放大電路、隔離電路、電路和激勵電路，其電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)過程中引入干擾的概率較高容值的高精度測量帶來了巨大的挑戰(zhàn)。同時，隨著電子技術(shù)與集成電路技術(shù)速發(fā)展，出現(xiàn)了多款電容測量集成芯片，保證了測量精度。AD7746 是一個高分辨率∑ 型電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器，被測電容與設(shè)備輸入管接連接。該結(jié)構(gòu)固有高精度 (工廠校準(zhǔn)±4fF)、高線性度 (±0.01%)和高分辨4 位無失碼，最高 21 位有效分辨率)。但電容值的測量范圍較窄，在使用中很大的限制。CAV444 集成的電容電壓轉(zhuǎn)換電路，幾乎適用于所有電容變化量，并且該芯片能夠?qū)崿F(xiàn)電壓信號的連續(xù)輸出，待測電容值的變化與輸出電現(xiàn)線性關(guān)系。但該芯片的測量下限太大（19pF），對較小電容的測量存在困另一方面，由于其輸出的為電壓信號在后續(xù)的信號處理中需要進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后續(xù)的電路補(bǔ)償校正，增加了信號后續(xù)處理的難度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氣液兩相流電容傳感器相濃度測量特性[J]. 趙安,韓云峰,翟路生,陳春原,金寧德.  化工學(xué)報. 2015(07)
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[8]螺旋分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算[J]. 王志雅.  化工設(shè)備與管道. 2005(03)
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碩士論文
[1]利用雙差壓式節(jié)流裝置測量濕氣[D]. 張強(qiáng).天津大學(xué) 2008
[2]文丘里管在濕氣測量中的應(yīng)用研究[D]. 羅翼.天津大學(xué) 2005



本文編號：3256594