[发明专利]一种外贴式便携电磁感应流型传感器及换热管内沸腾两相流型监测方法

说明书

本发明涉及一种外贴式便携电磁感应流型传感器及换热管内沸腾两相流型监测方法，属于数字传感器技术领域。本发明电磁感应流型传感器包括电磁感应传感器和主机，电磁感应传感器外贴在待测换热管表面上且与待测换热管的水平轴线平行，电磁感应传感器包括通电螺线管和感应线圈，感应线圈设置在通电螺线管内侧中部，通电螺线管和感应线圈均与主机连接。本发明电磁感应流型传感器成本低，安装操作简单，不破坏管道，利用含磁性纳米颗粒工质中气泡通过感应线圈时产生的感应电动势波形，来判定换热管内出现的对应两相流结构，解决了管内沸腾两相流型非接触监测的难题，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种外贴式便携电磁感应流型传感器及换热管内沸腾两相流型监测方法，属于数字传感器技术领域。

背景技术

液体在换热管内发生强制对流沸腾时，由于产生的蒸汽混入液流，管内出现多种不同形式的沸腾两相流结构，不同流型对应的传热类型不同。泡状流、弹状流和环状流强化了传热，但环状液膜继续受热蒸发，逐渐减薄，最终液膜消失，湿蒸汽直接与壁面接触，传热恶化，使壁温猛升，对设备安全造成严重威胁。

基于此急需一种成本低，安全可靠的换热管内沸腾传热流型传感器。

发明内容

本发明针对现有技术中沸腾两相流型监测及预警困难问题，提出一种外贴式便携电磁感应流型传感器及换热管内沸腾两相流型监测方法，本发明基于气体-磁性液体两相流动所引发的电磁感应现象，即在传热工质中加入磁性纳米颗粒，当工质通过电磁感应传感器时，磁性纳米颗粒被通电螺线管产生的磁场磁化，工质中携带的非磁性气体通过电磁感应传感器上的感应线圈时，该区域的磁通量会随时间发生变化，从而在感应线圈上产生感应电动势；利用该感应电动势，可以通过外贴在管道外壁上的电磁感应传感器监测到信号，推论管内出现的不同形式的两相流结构以及传热是否恶化。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种外贴式便携电磁感应流型传感器，包括电磁感应传感器10、主机7，电磁感应传感器10外贴在待测换热管1表面上且与待测换热管1的水平轴线平行，电磁感应传感器10包括通电螺线管12和感应线圈13，感应线圈13设置在通电螺线管12内侧中部，通电螺线管12和感应线圈13均与主机7连接；

所述通电螺线管12两端加直流激励信号后在通电螺线管12的内部和外部均形成磁场，可用高斯计测量通电螺线管12外部磁场大小，当含磁性纳米颗粒的传热工质2通过电磁感应传感器时，磁性纳米颗粒被通电螺线管12产生的磁场磁化；当被磁化的含磁性纳米颗粒传热工质2中携带的非磁性气体3通过电磁感应传感器10中的感应线圈13时，改变磁场磁导率，干扰磁场分布，造成感应线圈13内磁通量变化，在感应线圈13中产生感应电动势；

所述主机7采集感应线圈13产生的感应电动势，并对测量数据进行处理，即可推断出管内的沸腾两相流型变化情况，可解决换热管内流型变化难以测量和传热恶化情况难以及时处理的问题，可以提供实时监测数据，操作简便、可靠性高；

所述电磁感应传感器10还包括保护壳11，通电螺线管12设置在保护壳11内，保护壳11侧端设置有数据传输端口9，通电螺线管12和感应线圈13均与数据传输端口9连接，数据传输端口9通过信号电缆8与主机7连接；

所述通电螺线管12为铜芯漆包线缠绕而成，匝数为2000～2500匝，长度为40～50mm，铜芯直径为0.21～0.25mm；

进一步的，所述通电螺线管12端头与保护壳11侧端的距离为保护壳11长度的1/6～1/7；

所述感应线圈13为铜芯漆包线绕制而成，匝数为2000～2500匝，长度为40～50mm，铜芯直径为0.13～0.15mm；