本发明专利技术公开了一种非牛顿流体密度在线测量装置及方法，包括流体入口，文丘里流体加速限流装置，紊流管，均匀沉降管，层流测量管，流体排出口。采用电容式或其他微差压变送器在层流测量管处测量有一定高差的差压，差压信号送至可编程逻辑控制器PLC或者单片机或者是计算机，经过计算得出流体密度值。适用流体包括：固液两相流；气固两相流；气（汽）液两相流；气液固三相流；也适用于溶液、胶体、血液等流体。本发明专利技术能够实现精确可靠的测量，关键在于可以实现在线连续测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用流体的流动特性测试材料的密度或比重的装置或方法，具体 涉及一种。
技术介绍
密度是物质的特性之一，是很多工业领域各类工艺过程必须监测的内容。目前在 线密度测量的方法主要为科氏力法。科氏力法主要依据牛顿第二定律：力=质量X加速度 (F=ma)，当质量为m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受 两个分量的加速度及其力： (1)法向加速度，即向心加速度ar，其量值等于2ωΓ，朝向Ρ轴； (2)切向角速度at，即科里奥利加速度，其值等于2ων，方向与ar垂直。由于复 合运动，在质点的at方向上作用着科里奥利力Fc= 2c〇Vm，管道对质点作用着一个反向 力-Fc= _2ωVm〇 其优点如下： 1.直接测量质量流量，有很高的测量精确度； 2.测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气 体的液体、有足够密度的中高压气体； 3.测量管的振动幅小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件和活动件； 4.对应对迎流流速分布不敏感，无上下游直管段要求； 5.测量值对流体粘度不敏感，流体密度变化对测量值得值的影响微小； 6.可做多参数测量，如同期测量密度，并由此派生出测量溶液中溶质所含的浓度。 但也具有以下不足： 1.零点不稳定形成零点漂移，影响其精确度； 2.不能测量低密度介质和低压气体；液体中含气量超过某一限制（按型号而异） 会显着著影响测量值； 3.对外界振动干扰较为敏感，因而对流量传感器安装固定要求较高； 4.不能用于较大管径，目前尚局限于200mm以下； 5.测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精确度； 6.压力损失、重量、体积较大，价格昂贵。 可见，设计一种可对非牛顿流体密度的在线连续测量，测量精确高、且测量可靠的 测量装置及方法已成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种非牛顿流体密度在 线测量装置及方法。 技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供的非牛顿流体密度在线测量装置，具 有竖直的壳体，所述壳体上安装有流体入口管和流体排出口，所述壳体由均匀沉降管和层 流测量管组成，所述壳体内安装有紊流搅拌管，所述紊流搅拌管的底部依次与加速限流装 置和流体入口管相连通，所述流体排出口安装于壳体的底部，所述层流测量管的侧壁上设 有上下排列的第一差压测口和第二差压测口，所述第一差压测口和第二差压测口连接到微 差压变送器。 具体地，所述加速限流装置是文丘里管。 具体地，所述第一差压测口和第二差压测口上均通过三通连接至正压平衡吹扫 口，正压平衡吹扫口连接压缩空气，运行中每隔4小时进行一次吹扫，可避免第二差压测口 和第一差压测口堵塞或污染。 具体地，所述壳体、第一差压测口和第二差压测口的尺寸参数满足 式中比第一差压测口高度，h2第二差压测口高度，v2第二差压测口流体速度，g重 力加速度，ζ局部阻力系数。装置的尺寸设计使的绝对速度足够小，可以提高测量 精度。 具体地，所述层流测量管为均匀直管段，内径加工误差不大于千分之一管径，使管 径足够光滑，确保Vi=v2。 具体地，所述流体排出口直通大气，确保流体自由沉降。 本专利技术同时提供应用上述装置在线测量非牛顿流体密度的方法，包括以下步骤： 步骤1，流体从流体入口管进入 步骤2,流体在文丘里流体加速限流装置处被加速，同时依据流体入口压力入口流 量被限制在一定范围； 步骤3,在紊流搅拌管处流体在文丘里流体加速限流装置高速作用下充分搅拌混 合，同时压力降低，速度降低； 步骤4,在均匀沉降，4处流体速度发生变化，即流体速度上升后降至0,同时在重 力作用下开始向下运动，速度流场重新均布，均匀沉降； 步骤5,流体在层流测量管5内处于层流状态；微差压变送器取得第一差压测口和 第二差压测口的微差压信号第二差压测口的静压力；Pl第一差压测口的静压力；Vl第一差压测口流体速度；^第二差压 测口流体速度；P流体密度；g重力加速度；ζ局部阻力系数九第一差压测口高度，h2第 二差压测口高度； 步骤6，最终流体经过流体排出口排出。 专利技术原理：非牛顿流体同样适用于满足伯努利能量守恒方程： 式中Pi:测点1的静压力；v 点1流体速度p2:测点2的静压力；v2测点2流体速度 P:流体密度；g:重力加速度；ζ:局部阻力系数 由公式2可知引起误差因素有：测点1与侧点2的速度差，该误差可通过提高所述 非牛顿流体的密度测量装置的加工精度来消除。玉力损失，测点1与测点2均为直管段，ζ<0.1;同 时在所述非牛顿流体的密度测量装置设计时vjpV2的绝对速度足够小gOifhJ的1%以提高精度。 引起误差因素3 :Δρ=p2-Pld_值为微差压变送器测得数值，采用高精度的微差 压变送器提高测量精度。 引起误差因素4 :Δh=hfh2;所述非牛顿流体的密度当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非牛顿流体密度在线测量装置，具有竖直的壳体，所述壳体上安装有流体入口管和流体排出口，其特征在于：所述壳体由均匀沉降管和层流测量管组成，所述壳体内安装有紊流搅拌管，所述紊流搅拌管的底部依次与加速限流装置和流体入口管相连通，所述流体排出口安装于壳体的底部，所述层流测量管的侧壁上设有上下排列的第一差压测口和第二差压测口，所述第一差压测口和第二差压测口连接到微差压变送器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张世臣，阚绪金，
申请(专利权)人：南京英伟隆环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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