一种液固混合物密度的连续测定装置及其测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液固混合物密度的连续测定装置，包括承接体，承接体的下方设有圆柱体，承接体的底部设有接料管，接料管的一端与设置在承接体底部的导流口对接，接料管的另一端从圆柱体内部伸出，并与导流管的一端对接，导流管的另一端盘绕在圆柱体的外壁上；圆柱体的底部内壁上设有称重传感器。本发明专利技术还公开了一种液固混合物密度的连续测定方法，解决了现有液固混合物密度测定方法存在的测量误差大的问题。

A continuous measuring device for density of liquid-solid mixture and its measuring method

【技术实现步骤摘要】
一种液固混合物密度的连续测定装置及其测定方法
本专利技术属于气象水利观测
，涉及一种液固混合物密度的连续测定装置；本专利技术还涉及上述测定装置的测定方法。
技术介绍
在气象水利领域，对降雨情况的观测是一项重要工作。观测过程始于每次降雨开始，终于每次降雨结束。观测过程中需要观测和记录的数据通常包括：降雨时间长度，降雨过程中的实时降雨量变化，降雨中的泥沙含量等指标。这一系列指标对于气象预测、地质情况分析、环保评估都是很重要的原始数据。目前我国常采用的观测手段是用一个或者多个大小完全相同的容器在露天环境下承接雨水。通过人工观测雨量大小来调整取样测量时间。当雨量较小的情况下，就将每一次承接雨水的时间拉长。如果雨量较大的情况下，就将每一次承接雨水的时间缩短。对于承接雨水的时间长短没有严格的计算公式和控制方法，大多以观测者的主观意愿作为判断依据。每次测量获取所需数据的方法是通过称量本次容器里面雨水的体积和重量，从而计算出从上一次测量到这一次测量的时间间隔内，降雨量是多少，以及雨水中的泥沙含量有多少。这种获取检测数据的方法有以下一些缺点。第一，靠人工观测雨量大小，由人来根据自己的主观判断来决定称量的时间，这会使得称量雨水的时间间隔长短不一，没有规律性，对后期绘制降雨量变化曲线有很大的不利影响。对于降雨量的变化趋势计算带来很大误差。第二，每次将含有泥沙成分的雨水从承接容器转移到称量容器的过程中，可能会出现不慎泼洒导致雨水的体积和重量损失的现象。这种损失会导致降雨量的测量数据偏小，泥沙含量的测量数据偏大，两个数据都带有非高斯分布误差，给后期的数据分析和基于该数据的预测带来干扰。第三，在承接雨水的容器倾倒雨水过程中，容易出现泥沙沉积物附着在容器内壁或者底部，使得下次测量时泥沙含量高于真实值，同样会导致非高斯分布误差。也同样会对后期的数据分析和基于该数据的预测结果带来干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种液固混合物密度的连续测定装置，解决了现有液固混合物密度测定方法存在的测量误差大的问题。本专利技术的目的是还提供一种液固混合物密度的连续测定方法。本专利技术所采用的第一种技术方案为，一种用于测量固液混合物密度的装置，包括承接体，承接体的下方设有圆柱体，承接体的底部设有接料管，接料管的一端与设置在承接体底部的导流口对接，接料管的另一端从圆柱体内部伸出，并与导流管的一端对接，导流管的另一端盘绕在圆柱体的外壁上；圆柱体的底部内壁上设有称重传感器。本专利技术所采用的第二种技术方案为，一种液固混合物密度的连续测定方法，具体包括如下步骤：步骤1，计算液固混合物在运行切线方向上的推力Fpt和垂直于管壁的推力Fpt；步骤2，对导流管进行受力分析，根据导流管在水平方向上的压力Fhp计算液固混合物重量；步骤3，根据液固混合物的体积V求液固混合物的实时密度Pm；步骤4，计算液固混合物种实时固体含量密度Ps：步骤5，计算一个测量周期内，液固混合物的体积Utotal；步骤6，计算导流管中固液混合物的重量Gh(t)及质量M(t)；步骤7，在t时刻到t+1时刻的Δt时间间隔内，计算液固混合密度值P‘m；步骤8，根据加权平均法对步骤3和步骤7所求密度值进行修正。本专利技术所采用的第二种技术方案的特点还在于，步骤1的具体过程为：当液固混合物在导流管中时，会同时受到两个力的作用；这两个力分别是液固混合物受到向下的重力AB和导流管管道内壁给它的垂直于管壁的推力AC；这两个力产生的合力AD与导流管管壁平行，在合力AD的推动下，液固混合物沿着导流管加速螺旋下降，并最终从导流管下端管口排出；导流管的切线方向与水平方向的夹角为a，且导流管管壁对液固混合物的推力方向与液固混合物的运动切线方向垂直，由此可以得出∠CDA＝90°–a(2)；∠DCA＝a(3)；DA＝sina×AB(4)；即液固混合物在运动切线方向上的推力大小为Fpt＝sina×Gh(5)；而管壁对液固混合物的垂直于管壁的推力大小为Fpr＝cosa×Gh(6)。步骤2的具体过程为:液固混合物会对导流管管壁的垂直方向产生一个与Fpr大小相同、方向相反的压力Fvt；压力Fvt会形成两个分力效果，一个垂直方向的压力Fvp，一个向水平方向的压力Fhp；Fpr＝-Fvt(7)；Fvp＝cosa×Fvt(8)；Fhp＝sina×Fvt(9)；根据公式(10)求出液固混合物重量Gh：步骤3的具体过程为：已知，螺旋形导流管长度L、导流管的半径r，可以得出液固混合物的体积V为：V＝πr2L(11)；根据体积V得出液固混合物的实时密度Pm为：步骤4的具体过程为：已知纯净液体的密度Pp得到液固混合物中的实时固体含量密度Ps为：Ps＝Pm-Pp(13)。步骤5的具体过程为：在导流管的起始端和终端，通过流量计测出液固混合物的进入导流管的初始速度VF(t)和最后流出导流管的最终速度VL(t)，再根据的液固混合物在导流管管道中从开始流入到最后流出的时间T，可以得出一次完整测量周期内，液固混合物的体积Utotal为：步骤6的具体过程为：根据称重传感器测出导流管上垂直于水平面的分力Fvp，根据如下公式(15)～(16)可以得出任一时刻t，导流管中固液混合物的重量Gh(t)及质量M(t)为：步骤7的具体过程为：从t时刻到t+1时刻的Δt时间间隔内，将导流管内的液固混合物分为：存留部分质量Mc(t)、排出部分质量Mo(t)、流入部分质量Mi(t)，各部分的质量计算过程为：M(t)＝Mc(t)+Mo(t)(17)；M(t+1)＝Mc(t)+Mi(t)(18)；可以得出Mi(t)-Mo(t)＝M(t+1)-M(t)(19)；Mi(t)＝VF(t)*πr2*Δt*P’m(20)；Mo(t)＝VL(t)*πr2*Δt*P‘m(21)；则液固混合密度值P‘m为：步骤8的具体过程为：根据如下公式(23)对步骤3和步骤7所求的液固混合物密度值进行修正：本专利技术的有益效果是：第一，具有成本方面的优势。现有测量方法在雨水的承接、称重、体积测量和排出这一系列操作步骤的执行过程中，都需要人工参与这会造成一定程度的人工成本支出。而采用本专利技术所设计的方案，可将雨水的承接、称重、体积测量和排出这一系列操作紧密衔接起来。在执行过程中不需要任何人工参与操作，可以完全规避人工成本的支出。从而极大地降低总体运营成本。第二，具有体积和占地面积方面的优势。现有的测量方法在实施过程中，雨水的承接、称重、体积测量这一系列操作都需要在一个独立的地方来执行，因此会占用较大的工作区域。本专利技术所设计的方案中，承接、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液固混合物密度的连续测定装置，其特征在于，包括承接体，承接体的下方设有圆柱体，承接体的底部设有接料管，接料管的一端与设置在承接体底部的导流口对接，接料管的另一端从圆柱体内部伸出，并与导流管的一端对接，导流管的另一端盘绕在圆柱体的外壁上；圆柱体的底部内壁上设有称重传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种液固混合物密度的连续测定装置，其特征在于，包括承接体，承接体的下方设有圆柱体，承接体的底部设有接料管，接料管的一端与设置在承接体底部的导流口对接，接料管的另一端从圆柱体内部伸出，并与导流管的一端对接，导流管的另一端盘绕在圆柱体的外壁上；圆柱体的底部内壁上设有称重传感器。


2.一种液固混合物密度的连续测定方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1，计算液固混合物在运行切线方向上的推力Fpt和垂直于管壁的推力Fpt；
步骤2，对导流管进行受力分析，根据导流管在水平方向上的压力Fhp计算液固混合物重量；
步骤3，根据液固混合物的体积V求液固混合物的实时密度Pm；
步骤4，计算液固混合物种实时固体含量密度Ps：
步骤5，计算一个测量周期内，液固混合物的体积Utotal；
步骤6，计算导流管中固液混合物的重量Gh(t)及质量M(t)；
步骤7，在t时刻到t+1时刻的△t时间间隔内，计算液固混合密度值P‘m；
步骤8，根据加权平均法对步骤3和步骤7所求密度值进行修正。


3.根据权利要求2所述的一种液固混合物密度的连续测定方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：
当液固混合物在导流管中时，会同时受到两个力的作用；这两个力分别是液固混合物受到向下的重力AB和导流管管道内壁给它的垂直于管壁的推力AC；这两个力产生的合力AD与导流管管壁平行，在合力AD的推动下，液固混合物沿着导流管加速螺旋下降，并最终从导流管下端管口排出；
导流管的切线方向与水平方向的夹角为a，且导流管管壁对液固混合物的推力方向与液固混合物的运动切线方向垂直，由此可以得出
∠CDA＝90°–a(2)；
∠DCA＝a(3)；
DA＝sina×AB(4)；
即液固混合物在运动切线方向上的推力大小为
Fpt＝sina×Gh(5)；
而管壁对液固混合物的垂直于管壁的推力大小为
Fpr＝cosa×Gh(6)。


4.根据权利要求3所述的一种液固混合物密度的连续测定方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为:
液固混合物会对导流管管壁的垂直方向产生一个与Fpr大小相同、方向相反的压力Fvt；压力Fvt会形成两个分力效果，一个垂直方向的压力Fvp，一个向水平方向的压力Fhp；
Fpr＝-Fvt(7)；
Fvp＝cosa×Fvt(8)；
Fhp＝sina×Fvt(9)；
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐阳扬，陈明，荣博文，
申请(专利权)人：西安文理学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61