本发明专利技术提供了一种基于压差法的两相流浓度测量装置，包括采样管、第一密封阀、第二密封阀和压差计，所述采样管包括由进口端至出口端顺序连接在一起的进样管段、竖直管段和回流管段，所述第一密封阀设置于竖直管段的上部，所述第二密封阀设置于竖直管段的下部，所述压差计的测压管低压端安装于竖直管段上部并位于第一密封阀下方，所述压差计的测压管高压端安装于竖直管段下部并位于第二密封阀上方。该基于压差法的两相流浓度测量装置通过压差法和重力沉降原理相结合，测量两相流浓度，准确性高，成本低，且过程和装置都相对简单，尤其适用于工业应用的实际生产环境。于工业应用的实际生产环境。于工业应用的实际生产环境。
【技术实现步骤摘要】
基于压差法的两相流浓度测量方法与装置
[0001]本专利技术涉及两相流浓度测量领域，具体的说，涉及了一种基于压差法的两相流浓度测量方法与装置。
技术介绍
[0002]近年来，对气固两相流中的颗粒浓度、粒径等参数的测量需求日益迫切。
[0003]气固两相流动在工业及自然现象中广泛存在，如制药、矿石粉体处理中的气力输送过程、火箭推进剂的燃烧、重力沉降分离以及自然界中的沙尘暴等都是气固两相流动的典型实例。其中以电厂锅炉一次风管道内的煤粉输送过程最为典型。一次风管道内煤粉的输送量直接关乎锅炉燃烧效率、资源利用率以及电厂经济效益。传统的测量煤粉浓度的方法是通过给煤机的总给煤量和各管道的总风量来推算的。显然这类测量方法实时性、准确性都较差，对煤粉管道内的颗粒物测量带来了较大的误差，因此迫切需要一种准确、便捷、经济的煤粉浓度测量方法。
[0004]利用管内压差测量气固两相流颗粒浓度具有经济、便捷、快速、准确的特点，是近年来研究较多的测量颗粒浓度的方法。利用压差测量气固两相流浓度目前有速度
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差压法和混合差压法。前者是利用气固两相流动时的压差损失与纯空气的压差损失之比和颗粒浓度之间的关系来获得颗粒相的浓度；后者是从热力学角度，结合气固混合前后气相和混合物的状态方程、连续性方程以及能量方程，导出混合前后的压差和颗粒浓度之间的关系，来获得颗粒浓度的方法。
[0005]这两种方法均是从气固混合相和纯气相对比的角度建立压差和浓度的关系，在理论和实验上均取得了较好的效果，但在实际工程应用中纯气相流动的压差难以实时测量。
[0006]另有一种方法是利用气固两相流通过文丘里管时，文丘里管前后压力差与固相浓度的对应关系测量固相浓度。该方法省略了对纯气相压差的测量，但实际工程应用中文丘里管测压易受干扰，且现场测量时直管道较多。
[0007]基于现有压差测量两相流浓度在实际应用中面临的种种问题，本申请提出一种适用于工业生产实际应用环境中的基于压差法的两相流浓度测量方法与装置。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种准确率高、适用于工程应用、简便合理可靠的基于压差法的两相流浓度测量装置，和测量方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于压差法的两相流浓度测量装置，包括采样管、第一密封阀、第二密封阀和压差计，所述采样管包括由进口端至出口端顺序连接在一起的进样管段、竖直管段和回流管段，所述第一密封阀设置于竖直管段的上部，所述第二密封阀设置于竖直管段的下部，所述压差计的测压管低压端安装于竖直管段上部并位于第一密封阀下方，所述压差计的测压管高压端安装于竖直管段下部并位于第二密封阀上方。
[0010]基上所述，所述上位机连接第一密封阀和第二密封阀用于阀门的启闭控制，所述压差计连接上位机用于采集压力信号。
[0011]基上所述，所述位于第一密封阀和第二密封阀之间的竖直管段的自上端至下端分为颗粒沉降减速段和颗粒沉降匀速段，所述压差计的测压管低压端安装于颗粒沉降匀速段的上部。
[0012]一种基于压差法的两相流浓度测量装置，包括工业输送管道、采样管、第一密封阀、第二密封阀和压差计，所述采样管包括由进口端至出口端顺序连接在一起的进样管段、竖直管段和回流管段，所述进样管段接入工业输送管道设置，所述回流管段的出口连通工业输送管道，所述第一密封阀设置于竖直管段的上部，所述第二密封阀设置于竖直管段的下部，所述压差计的测压管低压端安装于竖直管段上部并位于第一密封阀下方，所述压差计的测压管高压端安装于竖直管段下部并位于第二密封阀上方。
[0013]基上所述，所述位于第一密封阀和第二密封阀之间的竖直管段的自上端至下端分为颗粒沉降减速段和颗粒沉降匀速段，所述压差计的测压管低压端安装于颗粒沉降匀速段的上部。
[0014]基上所述，所述的两相流为气固两相流或气液两相流。
[0015]一种基于压差法的两相流浓度测量方法，包括所述的基于压差法的两相流浓度测量装置，通过以下步骤进行测量：
[0016]进入采样管内的两相流稳定后，关闭第一密封阀和第二密封阀，使竖直管段中进入的两相流在重力作用下沉降；读取压差计的数值，通过以下公式计算两相流中的颗粒体积浓度φ：
[0017][0018]公式(1)中，φ为两相流中的颗粒体积浓度，ΔP为压差计测得的压差值，ρ
p
为颗粒密度，ρ
g
为空气密度，g为重力加速度，H为压差计的测压管高压端至测压管低压端之间的距离。
[0019]基上所述，首先关闭第二密封阀，再关闭第一密封阀，然后进行压差的测量。
[0020]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术将工程环境下的两相流采集到采集管中，在采集管中构造出仅受颗粒重力影响的自然沉降环境，大幅简化了检测环境的复杂程度，又通过自然沉降过程中，重力、曳力和浮力的关系，能够使颗粒在沉降过程中达到终端沉降速度，并以该速度匀速下落，进而在这种环境下，就可以简化两相流的分析模型，计算过程相对容易，且与真实的工程环境直接相关，准确率高，干扰因素少，装置简单易用，在理论研究和工程应用中对利用压差测量气固两相流颗粒体积浓度做了有益的补充。
附图说明
[0021]图1是本专利技术中基于压差法的两相流浓度测量装置的结构示意图。
[0022]图2是本专利技术中颗粒自由沉降时的颗粒速度随时间的变化的数值模拟图。
[0023]图3是本专利技术中颗粒自由沉降时的颗粒位移随时间的变化的数值模拟图。
[0024]图4是本专利技术中气固两相流重力沉降试验验证系统的结构示意图。
[0025]图5是本专利技术中沉降煤粉质量和沉降时间的关系图。
[0026]图6是本专利技术中一定颗粒体积浓度变化范围内理论计算和试验测量压差比较曲线。
[0027]图中：1.采样管；1
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1.采样管段；1
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2.竖直管段；1
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3.回流管段；2.第一密封阀；3.第二密封阀；4.压差计；4
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1.测压管低压端；4
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2.测压管高压端；5.上位机；6.工业输送管道。
具体实施方式
[0028]下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0029]如图1所示，一种基于压差法的两相流浓度测量装置，包括采样管1、第一密封阀2、第二密封阀3和压差计4，所述采样管1包括由进口端至出口端顺序连接在一起的进样管段1
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1、竖直管段1
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2和回流管段1
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3，所述第一密封阀2设置于竖直管段1
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2的上部，所述第二密封阀3设置于竖直管段1
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2的下部，所述压差计4的测压管低压端4
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1安装于竖直管段1
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2上部并位于第一密封阀2下方，所述压差计4的测压管高压端4<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于压差法的两相流浓度测量装置，其特征在于：包括采样管、第一密封阀、第二密封阀和压差计，所述采样管包括由进口端至出口端顺序连接在一起的进样管段、竖直管段和回流管段，所述第一密封阀设置于竖直管段的上部，所述第二密封阀设置于竖直管段的下部，所述压差计的测压管低压端安装于竖直管段上部并位于第一密封阀下方，所述压差计的测压管高压端安装于竖直管段下部并位于第二密封阀上方。2.根据权利要求1所述的基于压差法的两相流浓度测量装置，其特征在于：所述上位机连接第一密封阀和第二密封阀用于阀门的启闭控制，所述压差计连接上位机用于采集压力信号。3.根据权利要求2所述的基于压差法的两相流浓度测量装置，其特征在于：所述位于第一密封阀和第二密封阀之间的竖直管段的自上端至下端分为颗粒沉降减速段和颗粒沉降匀速段，所述压差计的测压管低压端安装于颗粒沉降匀速段的上部。4.根据权利要求1
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3任一项所述的基于压差法的两相流浓度测量装置，其特征在于：所述的两相流为气固两相流或气液两相流。5.一种基于压差法的两相流浓度测量装置，其特征在于：包括工业输送管道、采样管、第一密封阀、第二密封阀和压差计，所述采样管包括由进口端至出口端顺序连接在一起的进样管段、竖直管段和回流管段，所述进样管段接入工业两相流输送管道，所述回流管段的出口连通工业输送管道，所述第一密封阀设置于竖直管段的上部，所述第二密封阀设置于竖直管段的下部，所述压差计的测压管低压端安装于竖直管段上部并位于第一密封阀下方...
【专利技术属性】
技术研发人员：李言钦，宋志江，
申请(专利权)人：李言钦，
类型：发明
国别省市：
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