本文關鍵詞：靜電式氣固兩相流參數(shù)測試系統(tǒng)關鍵技術(shù)研究　出處：《中北大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 氣固兩相流 靜電傳感器 速度測量 互相關 有限元分析

【摘要】：現(xiàn)如今氣固兩相流技術(shù)被廣泛地應用于實際工業(yè)生產(chǎn)過程中,如發(fā)電廠、鋼鐵廠、化學以及食品廠等,而流體顆粒的在線參數(shù)測量是衡量氣固兩相流質(zhì)量流量的重要指標。近年來許多學者基于傳輸中固體顆粒的靜電感應特性提出了靜電傳感器測流體流速的方法。靜電測量法相比于其他幾種方法,如電容法,衰減法,光學法等,具有結(jié)構(gòu)簡單、成本小且靈敏度較高等特點,這使其在測量氣固兩相流參數(shù)中有很好的發(fā)展前景。本文在靜電法的基礎上用互相關原理設計了靜電傳感器系統(tǒng)并驗證其用于流體速度在線測量的可行性和可靠性。本文針對兩相流流動特性設計搭建了兩相流管道模擬實驗系統(tǒng),并在管道系統(tǒng)中內(nèi)插兩組靜電傳感器測量系統(tǒng)。其中首先介紹了靜電傳感器的設計原理,其理論依據(jù)主要為固體顆粒在氣力運輸過程中由于摩擦碰撞而產(chǎn)生地靜電感應電荷,并根據(jù)分析其電荷的特性設計了靜電傳感器的材料結(jié)構(gòu)以及信號檢測調(diào)理電路,并闡述了傳感器互相關測速機理;其次利用ANSOFT公司的有限元分析軟件MAXWELL針對設計好的傳感器進行靈敏度仿真分析,得出帶電粒子在不同情況下通過傳感器敏感區(qū)域時電極上電荷的分布情況,證明電極設計的合理性;最終搭建實驗平臺,完成數(shù)據(jù)采集控制以及上位機軟件平臺的設計,并從簡單情況和實際情況出發(fā)設計了兩種驗證實驗,驗證了系統(tǒng)設計的合理性與可行性。實驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)滿足設計要求,解決了氣固兩相流流體速度檢測的問題,并提出了靜電傳感器的互相關測量方法。該系統(tǒng)具有方法新穎、重復性好、測試精度高以及實用性強等優(yōu)點,以后可以應用于工業(yè)過程中。
[Abstract]:Nowadays, gas-solid two-phase flow technology is widely used in practical industrial production processes, such as power plants, steel plants, chemical and food plants, and so on. The on-line parameter measurement of fluid particles is an important index to measure the mass flow rate of gas-solid two-phase flow. In recent years, many scholars have put forward the method of measuring fluid velocity by electrostatic sensor based on the electrostatic induction characteristics of solid particles in transmission. Electrostatic measurement is compared to several other methods. Such as capacitance method, attenuation method, optical method and so on, has the characteristics of simple structure, low cost and high sensitivity. This makes it promising in measuring the parameters of gas-solid two-phase flow. Based on electrostatic method, the electrostatic sensor system is designed based on the principle of cross-correlation, and the feasibility and reliability of its application in on-line measurement of fluid velocity are verified. In this paper, a two-phase flow simulation experiment system is built for the design of two-phase flow characteristics. Two groups of electrostatic sensor measurement systems are interpolated in the pipeline system. Firstly, the design principle of electrostatic sensor is introduced. The main theoretical basis is the electrostatic induced charge caused by friction and collision of solid particles in the pneumatic transport process. According to the characteristics of its charge, the material structure of electrostatic sensor and signal detection and conditioning circuit are designed, and the mechanism of sensor cross-correlation velocimetry is described. Secondly, the sensitivity of the sensor is simulated by using the finite element analysis software MAXWELL of ANSOFT Company. The distribution of charge on the electrode is obtained when charged particles pass through the sensitive region of the sensor under different conditions, which proves the rationality of the electrode design. Finally, build the experimental platform, complete the design of data acquisition control and host computer software platform, and design two kinds of verification experiments from the simple situation and the actual situation. The rationality and feasibility of the system design are verified. The experimental results show that the system meets the design requirements and solves the problem of gas-solid two-phase flow velocity detection. This system has the advantages of novel method, good repeatability, high testing precision and strong practicability. It can be used in industrial process in the future.
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O359;TP274

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