[发明专利]一种基于电学层析技术的浓度标定装置

说明书

本发明涉及一种基于电学层析技术的浓度标定装置，包括透明材质制成的测量管道、设置在比测量管道更高位置并与测量管道的前端相连通的蓄水池和位于测量管道尾端的下方的回收桶，蓄水池用于向测量管道投放液相物质，并提供流体流动的动能；在测量管道的上游设置有带有密封阀的开口，开口用于向测量管道内投放一定容积的固相物质；在测量管道上设置有摄像装置，在测量管道的管壁内设置有测量电极。

技术领域

本发明属于用电学层析技术进行多相流浓度检测所涉及的所有应用领域。

背景技术

在多相流的管道测量中截面浓度和流速是两个重要的参数，它们的乘积形成截面的瞬时单位体积方量。浓度的实时准确测量在许多应用领域像石油化工、疏浚工程、水利灌溉等都极为重要，不仅关系到经济效益而且与整个控制过程也密切相关，因此具有重要意义。当前，固液两相流的浓度主要使用射线源密度计来测量，而射线源密度计是有污染、不经济、难标定和难以管理的，限制了其可量测和可应用的范围。

近年来，基于电磁理论的电学层析浓度测量已经被广泛应用并逐渐取代射线源密度计。电学层析是一种先进的无损可视化检测技术。相比于其它已有的检测方法，该技术具有响应速度快、非侵入、经济性地获取二维/三维分布参数信息等优点，在许多领域已经得到广泛的应用。在管道多相流的检测中，电学层析技术使用一个垂直于管道轴线的电极阵列进行高时间分辨率的数据采集，通过电学层析灰度分布或者直接用采集的数据进行浓度计算。但是基于电学层析技术的浓度计算过程中假定被测对象中各个分相物质的分布是均匀的，与实际流动过程中物质的不对称性和不均匀分布不符；特别是该方法不能提供一个工程中可理解和可验证的实际操作过程。结果，电学层析浓度测量值的标定目前还没有一个有效的方法。对于特定的应用条件，其标定过程必须在大型实验室中实施，即在一定管路中使用动力装置再现管道多相流状态，但这种实验不仅耗费大量人力以及动力，而且标定的浓度代表值有限、不易实施、不易重复、不易理解和无法观测等不利因素；同时，实验材料的回收和再利用也十分困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种小型浓度标定装置，由于浓度是一个相对值受管径影响小，因此所搭建的小型装置能够重现大型装置和实际应用中各种浓度值，重构被测多相流流型的多变性以及流速的多样性，使得基于电学层析的浓度测量值准确并且为工程认可。技术方案如下：

一种基于电学层析技术的浓度标定装置，包括透明材质制成的测量管道、设置在比测量管道更高位置并与测量管道的前端相连通的蓄水池和位于测量管道尾端的下方的回收桶，蓄水池用于向测量管道投放液相物质，并提供流体流动的动能；在测量管道的上游设置有带有密封阀的开口，开口用于向测量管道内投放一定容积的固相物质；在测量管道上设置有摄像装置，在测量管道的管壁内设置有测量电极。

在测量管道的尾部应当设置有用于控制流体流速的球形阀。

本发明搭建的小型流速标定装置无需任何外部动力，具有参数范围广、易于理解、易于操作、易于实现等特点，能实现任意数目浓度值有效标定，解决电学层析技术应用于工程实践的关键问题。

附图说明

图1为用电学层析技术进行浓度测量标定装置的示意图。图1中：

1.体积量筒 2.摄像装置 3.回收桶 4.球形阀 5.法兰 6.亚克力弯管 7.亚克力直管 8.测量电极 9.三通管 10.密封阀 11.蓄水池 12.液相物质 13.固相物质

具体实施方式

本发明的基于电学层析技术的浓度标定装置，包括：体积量筒1、摄像装置2、回收桶3、球形阀4、由亚克力弯管6和亚克力直管7通过法兰5连接起来的测量管道、测量电极8、三通管9和密封阀10、蓄水池11。其中，

1)摄影装置2是满足一定时间分辨率的任意影像采集装置，如摄像机、手机等；摄像装置通过透明的亚克力管对多相流进行摄像，并根据视频曝光次数推算出多相流的流速。