[发明专利]非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置及方法

权利要求书

1.非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置，其特征在于，包括：气泵(1)、进气管(3)、气-液混合搅拌器(5)；其中，所述气泵(1)通过所述进气管(3)与所述气-液混合搅拌器(5)的底部连接，所述进气管(3)上设有进气阀，所述进气管(3)与所述气-液混合搅拌器(5)连接的一端设有喷嘴(4)，所述喷嘴(4)设于所述气-液混合搅拌器(5)内部；所述气-液混合搅拌器(5)上端设有出气口(6)；所述出气口(6)处设有气体流量测量计；所述气-液混合搅拌器(5)的一侧设有图像采集装置(7)；

所述气-液混合搅拌器(5)内设有液体，所述气泵(1)通过所述进气管(3)向所述气-液混合搅拌器(5)通入气体，所述气体与所述液体不相容；所述气-液混合搅拌器(5)用于对所述液体、气体进行混合；所述图像采集装置(7)用于采集不相容气-液两相混合过程中的视频数据；所述出气口(6)用于所述气-液混合搅拌器(5)中气体的溢出；所述气体流量测量计用于测量所述气-液混合搅拌器(5)中液体工质内部气体的溢出量。

2.根据权利要求1所述的非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置，其特征在于，所述气-液混合搅拌器(5)的一侧还设有白板(2)，所述白板(2)、所述图像采集装置(7)设于所述气-液混合搅拌器(5)相对的两侧，且对应设置。

3.根据权利要求1所述的非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置，其特征在于，所述图像采集装置(7)包括但不限于高速摄像机。

4.根据权利要求1～3任一项所述的非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置使用的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过所述图像采集装置(7)采集不相容气-液两相混合过程中的视频数据，并对所述视频数据进行图像分割，得到不相容气-液两相混合过程的二值图样；

S2、基于不相容气-液两相混合过程的二值图样，计算近壁处气-液混合物的气含率；

S3、关闭所述进气阀，同时，通过所述气体流量测量计获取所述气-液混合搅拌器(5)中液体工质内部气体的溢出量，基于所述溢出量计算所述气-液混合搅拌器(5)中的气含率系数；

S4、基于气含率系数及近壁处气-液混合物的气含率，对所述气-液混合搅拌器(5)中气-液两相混合的真实气含率进行求解。

5.根据权利要求4所述的非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置使用的方法，其特征在于，所述S1中，不相容气-液两相混合得到的混合物为透明或半透明液体。

6.根据权利要求4所述的非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置使用的方法，其特征在于，所述S2中，近壁处气-液混合物的气含率q_近壁面的计算如下式所示：

式中，R_i为第i个气泡的半径，n为二值图样中气泡的个数，V为所述气-液混合搅拌器(5)中纯液相的体积。

7.根据权利要求6所述的非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置使用的方法，其特征在于，所述S3中，所述气-液混合搅拌器(5)中的气含率系数a的计算如下式所示：

式中，v为所述气-液混合搅拌器(5)中液体工质内部气体的溢出量；q_实测为所述气-液混合搅拌器(5)中气-液混合物的实测气含率。

8.根据权利要求7所述的非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置使用的方法，其特征在于，所述S4中，所述气-液混合搅拌器(5)中气-液两相混合的真实气含率q_综合的计算如下式所示：

q_综合＝a×q_近壁面。