[发明专利]一种水电导掺气测量方法

说明书

本发明涉及一种水电导掺气测量方法，包括：标定清水电导；测量水气混合物电导；均匀介质假定；弱电场假定；分层假定；计算掺气浓度。本发明通过假定水和空气是各自具备固有导电特质的无限均匀介质，一定条件下二者既能按任意体积配比混匀形成均质导体，又能自由分离成相互独立的原始状态。在一对相对平行、尺度固定的平面电极所规范的电导池内形成均匀微弱交变电场，推导出均匀掺混的气水两相流体的综合电导正相关于气水两相流体中水相介质的体积。从而得到可溯源于基本长度单位的气水两相流体体积掺气浓度的电导比表达式。本发明的掺气浓度表达式比原麦克斯韦尔计算式更为简洁，相比较传统的麦克斯韦尔计测结果仅在零点和满度这两点与实际符合。

技术领域

本发明涉及一种水电导掺气测量方法，是一种电测量方法，是一种用于对水流中的掺气量，即体积掺气浓度指标测量的电处理方法。

背景技术

水流掺气一般有两种方式：其一为自然水流掺气，在常规大气（自然空气，下同）边界条件下，自然水流掺气本是一切运动水流与邻界气流相互掺混，并适应压强差梯度变化，空气由水流边界向水流内部逐渐扩散及发展的一种过程或现象。其二为强迫水流掺气，由人为采取某种干涉措施将压缩空气强行加入运动水流或相对静止的水流中。水流中掺入的气体，有很小的一部分变为溶解气或者凭肉眼极难分辨的微小气核，而更大的一部分则以肉眼可视的游离气泡的形式悬浮漂移，并伴随水流运动直至气泡溢出水流再次融入大气环境。水流掺气现象具有利弊双重性质。传统的水流掺气浓度的计量一般以电阻（电导的倒数）式掺气浓度仪为主，检测与计算依据是麦克斯韦尔理论方程。但从实际测量的结果来看，这种测量方式不够精确，仅能做到粗略的相对值计量。这一方面主要取决于模拟试验的相似性问题，同时也涉及到原电阻式掺气仪的计量理论、计量标准、数据的适时性与可溯源性等问题。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种水电导掺气测量方法。所述的方法基于均匀介质假定和相对均匀弱电场假定，从理论上推导而得出的新式体积掺气浓度的计测算法，依然是相对值计量方法，可称之为符合线性关系标定与溯源的体积变化的体积掺气浓度计测方法。

本发明的目的是这样实现的：一种水电导掺气测量方法，所述方法所使用的测量系统包括：设定和规范电导池的电极，所述的电极与能够测量和显示电导值的测量电路连接，所述方法的步骤如下：

标定清水电导的步骤：在电导池中充满清水，并测量清水的电导，记为G₀；

测量水气混合介质电导的步骤：使电导池中充满水与空气或空气泡的混合介质，测量混合介质的电导，记为G_c；

均匀介质假定的步骤：清水和单空气的电导值为常数，在等温、常压条件下不发生变化；

弱电场假定的步骤：测量过程使用弱交变电场，在弱交变电场条件下的单空气电导率为零；

分层假定的步骤：在两个电极之间清水与单空气的混合物为相间排列的、在分层厚度上无限均匀细微的叠合状态；

计算掺气浓度的步骤：利用线性掺气浓度公式计算线性掺气浓度C_L：

。

进一步的，线性掺气浓度C_L与非线性掺气浓度C_M的换算为：

，

或：

。