本发明专利技术公开了一种固液两相流速测量装置及方法，涉及固液流速测量技术领域，用以解决现有技术中存在不能获得固液两相流体的精确分相速度的问题。本发明专利技术公开了一种固液两相流速测量装置。还公开了一种固液两相流速测量方法，包括：预先向恒容积分液器中盛满标准液；将固液两相流体通过进固液管注入恒容积分液器中；根据恒容积分液器的质量增加量、固体密度和液体密度，确定固液两相流体中的固体体积；根据固体体积、过流断面面积和试验时间，确定固体流速；根据变容积盛液器的质量增加量、液体密度和固体体积，确定所述固液两相流体中的液体体积；根据液体体积、过流断面面积和试验时间，确定液体流速。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固液流速测量
，更具体的涉及一种固液两相流速测量装置及方法。
技术介绍
液体与固体混合并同时运动的情况是自然界中常见的现象，典型的如河流、水库、海湾中的泥砂运动等。固体颗粒与水相混合并同时运动，但它们的运动速度一般是不同的，当研究颗粒物质在水中的沉降，以及水携带颗粒物质运动的能力和两相流动的规律时，不仅涉及重力，还涉及固相速度、液相速度和固液两相之间的速度差，因此，需要了解与测量固液两相同时运动时的分相速度。对固液两相混合并同时运动的混合流体作分相流速的测量，首先要对两相流体分相，然后分别测量，得到分相流速。化学工程中和选矿工程中利用固体(颗粒)与液体的密度差，进行固液分离的技术或装置，如浓密机，深锥浓密机，压滤机，水力旋流器等，但是这些装置都无法做到从固体颗粒材料中彻底分离水，也无法实现从部分水中彻底分离固体颗粒，只是从混合流体中得到固体颗粒材料质量浓度尽量高的浆体，有的还希望能按照颗粒的大小(粒径)对固体颗粒物质做大致的分级。固液分离脱水并控制固体的质量浓度，以及颗粒大小分级是这些技术或装置的主要技术手段，由于不能实现固液两相流体的彻底分离，因而不能获得固液两相流体的精确分相速度。综上所述，现有技术中，存在不能获得固液两相流体的精确分相速度的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种固液两相流速测量装置及方法，用以解决现有技术中存在不能获得固液两相流体的精确分相速度的问题。本专利技术实施例提供一种固液两相流速测量装置，包括：第一称重装置、第二称重装置、恒容积分液器、变容积盛液器、进固液管、溢流管和接液管；所述恒容积分液器放置在所述第一称重装置上；所述变容积盛液器放置在所述第二称重装置上；所述进固液管和所述溢流管均插设在所述恒容积分液器顶部；所述接液管插设在所述变容积盛液器顶部；所述溢流管顶部设置有溢流嘴，所述溢流嘴的出口位于所述接液管上方。较佳地，所述进固液管上设置有第一截止阀。较佳地，所述溢流管延伸至所述恒容积分液器内部，且所述溢流管底部设置有滤网。较佳地，所述接液管顶部设置有接液漏斗；所述溢流嘴的出口位于所述接液漏斗上方。较佳地，所述第一称重装置底部设置有微调平台。本专利技术实施例提供的一种固液两相流速测量方法，包括：预先向恒容积分液器中盛满标准液；将固液两相流体通过进固液管注入所述恒容积分液器中；所述固液两相流体中的固体沉降在所述恒容积分液器中，所述恒容积分液器中的液体溢流至变容积盛液器中，其中，所述标准液与所述固液两相流体中的液体密度相同；根据所述恒容积分液器的质量增加量、所述固液两相流体中的固体密度和所述固液两相流体中的液体密度，通过公式(1)，确定所述固液两相流体中的固体体积；根据所述固液两相流体中的固体体积、过流断面面积和试验时间，通过公式(2)，确定所述固液两相流体中的固体流速；根据所述变容积盛液器的质量增加量、所述固液两相流体中的液体密度和所述固液两相流体中的固体体积，通过公式(3)，确定所述固液两相流体中的液体体积；根据所述固液两相流体中的液体体积、过流断面面积和试验时间，通过公式(4)，确定所述固液两相流体中的液体流速；公式(1)如下所示：公式(2)如下所示：公式(3)如下所示：公式(4)如下所示：其中，V固为所述固液两相流体中的固体体积；m1为所述恒容积分液器的质量增加量；ρ固为所述固液两相流体中的固体密度；ρ液为所述固液两相流体中的液体密度；v固为所述固液两相流体中的固体流速；A为过流断面面积；t为试验时间；V液为所述固液两相流体中的液体体积；m2为所述变容积盛液器的质量增加量；v液为所述固液两相流体中的液体流速。较佳地，所述过流断面面积，根据下式确定：A＝π·r2其中，π为常数；r为所述进固液管的横截面内径。较佳地，所述恒容积分液器的质量增加量为：m1＝m固-m置换液所述变容积盛液器的质量增加量为：m2＝m液+m置换液其中，m固为所述固液两相流体中的固体质量；m置换液为溢流至所述变容积盛液器中的由所述固液两相流体中的固体从所述恒容积分液器中置换出的标准液质量；m液为所述固液两相流体中的液体质量；所述固液两相流体中的固体体积与溢流至所述变容积盛液器中由所述固液两相流体中的固体从所述恒容积分液器中置换出的标准液体积相等。本专利技术实施例中，提供一种固液两相流速测量装置及方法，本专利技术通过向盛满标准液的恒容积分液器中注入固液混合物，固体沉降在恒容积分液器底部，液体溢流至变容积盛液器中，从而实现了从部分液体(即溢出的液体)中彻底分离出固体颗粒材料，其中，固液混合物中固体的体积与被置换出的液体的体积相等，即采用体积置换的方法在保持固液两相总体积不变的情况下，精确地分别测量固液两相质量的变化，以此实现固液分相流速的精确测量；由于本专利技术中的测量分相速度的方法与固体颗粒材料的成分无关，也与颗粒粗细关系不大，基本上不受环境的影响，也不受流动状态的影响，进一步提高了分相速度的测量精度。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种固液两相流速测量装置结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种固液两相流速测量方法流程图；图3-1为本专利技术实施例提供的一种固液两相流速测量装置中溢流管非内伸结构示意图；图3-2为本专利技术实施例提供的一种固液两相流速测量装置中溢流管内伸结构示意图；图4-1为本专利技术实施例提供的一种固液两相流速测量装置中恒容积分液器中细颗粒悬浮结构示意图；图4-2为本专利技术实施例提供的一种固液两相流速测量装置中进固液管联接结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种固液两相流速测量装置中微调平台结构示意图；图6-1为本专利技术实施例提供的固体颗粒浸润装置结构示意图；图6-2为本专利技术实施例提供的固体颗粒试样在线饱和装置结构示意图；图7-1为本专利技术实施例提供的溢流口结构示意图；图7-2为本专利技术实施例提供的宽大溢流嘴结构示意图；图8-1为本专利技术实施例提供的小流量下间歇性溢流示意图；图8-2为本专利技术实施例提供的小流量下连续溢流示意图；图9为本专利技术实施例提供的提高出口背压结构示意图；图10-1(a)为本专利技术实施例提供的水砂两相混合流动的分相速度与总流速第一曲线图；图10-1(b)为本专利技术实施例提供的水砂两相混合流动的分相速度与总流速第二曲线图；图10-2为本专利技术实施例提供的水砂两相混合流体通过多孔介质流动的分相速度与总流速。附图标记说明：101-第一称重装置，102-第二称重装置，103-恒容积分液器，104-变容积盛液器，105-进固液管，105-1-第一截止阀，106-溢流管，106-1-溢流嘴，107-接液管，107-1-接液漏斗，201-悬浮细颗粒，202-沉降粗颗粒，203-粗颗粒，204-溢流浑水，301-微调平台，301-1-微调螺钉，401-第一真空泵，402-第一集液杯，403-第一抽空阀，404-第一放空阀，405-第一进水阀，406-第三截止阀，501-第二真空泵，502-第二集液杯，503-第二抽空阀，504-第二放空阀，505-第二进水阀，506-第四截止阀，601-多孔亲水布，701-试验段，702-第二截止阀。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固液两相流速测量装置，其特征在于，包括：第一称重装置(101)、第二称重装置(102)、恒容积分液器(103)、变容积盛液器(104)、进固液管(105)、溢流管(106)和接液管(107)；所述恒容积分液器(103)放置在所述第一称重装置(101)上；所述变容积盛液器(104)放置在所述第二称重装置(102)上；所述进固液管(105)和所述溢流管(106)均插设在所述恒容积分液器(103)顶部；所述接液管(107)插设在所述变容积盛液器(104)顶部；所述溢流管(106)顶部设置有溢流嘴(106‑1)，所述溢流嘴(106‑1)的出口位于所述接液管(107)上方。
【技术特征摘要】
1.一种固液两相流速测量装置，其特征在于，包括：第一称重装置(101)、第二称重装置(102)、恒容积分液器(103)、变容积盛液器(104)、进固液管(105)、溢流管(106)和接液管(107)；所述恒容积分液器(103)放置在所述第一称重装置(101)上；所述变容积盛液器(104)放置在所述第二称重装置(102)上；所述进固液管(105)和所述溢流管(106)均插设在所述恒容积分液器(103)顶部；所述接液管(107)插设在所述变容积盛液器(104)顶部；所述溢流管(106)顶部设置有溢流嘴(106-1)，所述溢流嘴(106-1)的出口位于所述接液管(107)上方。2.如权利要求1所述的固液两相流速测量装置，其特征在于，所述进固液管(105)上设置有第一截止阀(105-1)。3.如权利要求1所述的固液两相流速测量装置，其特征在于，所述溢流管(106)延伸至所述恒容积分液器(103)内部，且所述溢流管(106)底部设置有滤网。4.如权利要求1所述的固液两相流速测量装置，其特征在于，所述接液管(107)顶部设置有接液漏斗(107-1)；所述溢流嘴(106-1)的出口位于所述接液漏斗(107-1)上方。5.如权利要求1所述的固液两相流速测量装置，其特征在于，所述第一称重装置(101)底部设置有微调平台(301)。6.一种利用权利要求1～5任意一项权利要求所述的固液两相流速测量装置的固液两相流速测量方法，其特征在于，包括：预先向恒容积分液器中盛满标准液；将固液两相流体通过进固液管注入所述恒容积分液器中；所述固液两相流体中的固体沉降在所述恒容积分液器中，所述恒容积分液器中的液体溢流至变容积盛液器中，其中，所述标准液与所述固液两相流体中的液体密度相同；根据所述恒容积分液器的质...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐曾和，杨天鸿，杨鑫，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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