一种管道流速监测装置，该装置包括：用于通入流体的第一管体；设置在所述第一管体内部的浮子机构，所述浮子机构用于漂浮在所述第一管体内静态的流体中；设置在所述浮子机构内的第一磁性部；设置在所述第一管体外部的第二管体；设置在所述第二管体内部的第二磁性部；所述第二磁性部与所述第一磁性部磁感应连接，所述第二磁性部随所述第一磁性部在所述第二管体内移动。本申请提供的技术方案，能够快速的对流体的流速进行监测，能够摆脱对电力的需求和依靠，增加设备的适用场景。本申请还涉及一种用于测定流体流动状态的管体机构，其同样具有上述有益效果。有上述有益效果。有上述有益效果。
【技术实现步骤摘要】
一种管道流速监测装置及具有其的管体机构
[0001]本专利技术涉及一种管道流速监测装置，属于冻土换热
本专利技术还涉及一种用于测定流体流动状态的管体机构。
技术介绍
[0002]当前在解决全球变暖导致的冻土层不稳定的问题时，一般采用热棒来对冻土层进行降温。当前有一种新型的流体导热棒，即该导热棒通过其内部流体的流动，对导热棒两端的热量进行运输。
[0003]流体导热棒帮中，由于需要产生流体回流路线，一般流体导热棒采用内外管结构，即内管和内外管之间的流体的流动方向不同。在现有技术中，一般通过外置式的电性传感器对管体内部的流体的流动速度进行测定。但在本申请的场景中，由于内管外侧的流体与内管内侧的流体的流动方向及流动速度的不同，外置式电性传感器无法直接对内管内侧的流体流速进行测定。
[0004]因此开发一种简易监测或检测管道流体流状态的装置，其能够快速的对流体的流速进行监测，能够摆脱对电力的需求和依靠，增加设备的适用场景，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于将能够快速的对流体的流速进行监测，能够摆脱对电力的需求和依靠，增加设备的适用场景。本专利技术提供一种管道流速监测装置，该装置包括：用于通入流体的第一管体；设置在所述第一管体内部的浮子机构，所述浮子机构用于漂浮在所述第一管体内静态的流体中；设置在所述浮子机构内的第一磁性部；设置在所述第一管体外部的第二管体；设置在所述第二管体内部的第二磁性部；所述第二磁性部与所述第一磁性部磁感应连接，所述第二磁性部随所述第一磁性部在所述第二管体内移动。
[0006]根据本专利技术的第一个实施方案，提供一种管道流速监测装置：
[0007]一种管道流速监测装置，该装置包括：用于通入流体的第一管体；设置在所述第一管体内部的浮子机构，所述浮子机构用于漂浮在所述第一管体内静态的流体中；设置在所述浮子机构内的第一磁性部；设置在所述第一管体外部的第二管体；设置在所述第二管体内部的第二磁性部；所述第二磁性部与所述第一磁性部磁感应连接，所述第二磁性部随所述第一磁性部在所述第二管体内移动。
[0008]进一步地，作为本专利技术一种更为优选地实施方案，所述第一管体的内部呈圆台状空腔，所述圆台状空腔的入口端直径D0小于出口端D1直径；所述浮子机构为绕中心线轴对称结构，所述浮子机构垂直于其中轴线的最大横截面直径为d；其中，D0＜d＜D1。
[0009]进一步地，作为本专利技术一种更为优选地实施方案，该装置包括如下监测方法，获取浮子机构在所述第一管体内的位移距离x；根据函数关系，得到所述第一管体内流体的流速
u0。
[0010]进一步地，作为本专利技术一种更为优选地实施方案，所述函数关系的构建方法为：构建所述浮子机构在所述第一管体趋于稳定时的受力平衡关系式，所述受力平衡关系式关于流体经过所述浮子机构最大横截面处的流速v；构建所述浮子机构在所述第一管体趋于稳定时所述第一管体内部的水流量平衡关系式，所述水流量平衡关系式的因子包括所述浮子机构最大横截面处与所述第一管体内壁所成环面的面积A
x
、流体进入所述圆台状空腔入口端的流速u0；根据所述受力平衡关系式和所述水流量平衡关系式，得到流体进入所述圆台状空腔入口端的流速u0与浮子机构在所述第一管体内位移距离x的函数关系。
[0011]进一步地，作为本专利技术一种更为优选地实施方案，所述函数关系的构建方法为：当所述浮子机构在所述第一管体中趋于稳定时，所述浮子机构处于受力平衡状态，所述浮子机构在所述第一管体的移动距离为x；
[0012]此时，满足W+F1＝F2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0013]u0A0＝vA
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0014]其中，F1为所述浮子机构在所述第一管体中受到的压差阻力；F2为所述浮子机构受到的浮力；W为所述浮子机构受到的重力；A0为所述圆台状空腔入口端的横截面积；A
x
为所述浮子机构最大横截面处与所述第一管体内壁所成环面的面积；u0为流体进入所述圆台状空腔入口端的流速；v为流体经过所述浮子机构最大横截面处的流速；
[0015]结合公式(1),根据
[0016][0017]得到，
[0018][0019]整理可得
[0020][0021]其中，所述A
f
为浮子垂直于流向的最大横截面积，ρ为流体的密度，ρ
f
为所述浮子机构的密度，V为浮子机构的体积，C为系数跟形状和流体粘性有关，g为重力加速度；
[0022]另，所述浮子机构最大横截面处与所述第一管体内壁所成环面的面积A
x
：
[0023][0024]其中，β为所述圆台状空腔侧面与竖直轴线的夹角；
[0025]将公式(4)、公式(6)带入公式(5)可得
[0026][0027]其中，公式(7)为表示u0关于x的二次多项式，根据函数关系(7)，得到所述第一管体内流体的流速u0。
[0028]进一步地，作为本专利技术一种更为优选地实施方案，所述监测方法还包括：所述第一磁性部在所述第一管体内的位移路径为L1(x)；所述第二磁性部在所述第二管体内移动的路径为L2(y)；其中，y为所述第二磁性部在所述第二管体内随所述第一磁性部移动的距离；构建y与x的函数关系y(x)；y大于x。
[0029]进一步地，作为本专利技术一种更为优选地实施方案，所述第二管体盘旋设置在所述第一管体的外侧，在所述第一管体的长度方向上，所述L1(x)的水平高度与所述L2(y)的水平高度部分或全部对应。
[0030]进一步地，作为本专利技术一种更为优选地实施方案，所述第二管体上设置有透视窗，所述透视窗用于展现所述第二磁性部在所述第二管体内的移动状态。
[0031]进一步地，作为本专利技术一种更为优选地实施方案，所述浮子机构包括：浮子主体；设置在所述浮子主体内部的空腔；所述第一磁性部设置在所述空腔中，所述浮子主体靠近所述第一管体流体入口的一端为圆锥结构。
[0032]根据本专利技术的第二个实施方案，提供一种用于测定流体流动状态的管体机构：
[0033]一种用于测定流体流动状态的管体机构，该管体机构包括：第一个实施方案所述的流动监测装置、外管体；所述外管体套设在所述第一管体的外侧；所述第二管体设置在所述外管体的外壁上。
[0034]与现有技术相比，本申请提供的技术方案，需要测定流速的流体通入第一管体，浮子机构在第一管体内浮动；浮子机构的整体密度小于流体的密度。当流体在第一管道内不流动时，浮子机构静止漂浮在第一管体内。当流体在第一管体内流动时，流体推动浮子机构向下移动，此时，随浮子机构向下移动的第一磁性部通过磁性带动第二管体内的第二磁性部向下移动。流体在第一管体内的流速越大，对浮子机构的向下作用力越大，浮子本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种管道流速监测装置，其特征在于，该装置包括：用于通入流体的第一管体(A1)；设置在所述第一管体(A1)内部的浮子机构(1)，所述浮子机构(1)用于漂浮在所述第一管体(A1)内静态的流体中；设置在所述浮子机构(1)内的第一磁性部(201)；设置在所述第一管体(A1)外部的第二管体(A2)；设置在所述第二管体(A2)内部的第二磁性部(202)；所述第二磁性部(202)与所述第一磁性部(201)磁感应连接，所述第二磁性部(202)随所述第一磁性部(201)在所述第二管体(A2)内移动。2.根据权利要求1所述的管道流速监测装置，其特征在于，所述第一管体(A1)的内部呈圆台状空腔(A101)，所述圆台状空腔(A101)的入口端直径D0小于出口端D1直径；所述浮子机构(1)为绕中心线轴对称结构，所述浮子机构(1)垂直于其中轴线的最大横截面直径为d；其中，D0＜d＜D1。3.根据权利要求2所述的管道流速监测装置，其特征在于，该装置包括如下监测方法，获取浮子机构(1)在所述第一管体(A1)内的位移距离x；根据函数关系，得到所述第一管体(A1)内流体的流速u0。4.根据权利要求3所述的管道流速监测装置，其特征在于，所述函数关系的构建方法为：构建所述浮子机构(1)在所述第一管体(A1)趋于稳定时的受力平衡关系式，所述受力平衡关系式关于流体经过所述浮子机构(1)最大横截面处的流速v；构建所述浮子机构(1)在所述第一管体(A1)趋于稳定时所述第一管体(A1)内部的水流量平衡关系式，所述水流量平衡关系式的因子包括所述浮子机构(1)最大横截面处与所述第一管体(A1)内壁所成环面的面积A
x
、流体进入所述圆台状空腔(A101)入口端的流速u0；根据所述受力平衡关系式和所述水流量平衡关系式，得到流体进入所述圆台状空腔(A101)入口端的流速u0与浮子机构(1)在所述第一管体(A1)内位移距离x的函数关系。5.根据权利要求4所述的管道流速监测装置，其特征在于，所述函数关系的构建方法为：当所述浮子机构(1)在所述第一管体(A1)中趋于稳定时，所述浮子机构(1)处于受力平衡状态，所述浮子机构(1)在所述第一管体(A1)的移动距离为x；此时，满足W+F1＝F2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)u0A0＝vA
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，F1为所述浮子机构(1)在所述第一管体(A1)中受到的压差阻力；F2为所述浮子机构(1)受到的浮力；W为所述浮子机构(1)受到的重力；A0为所述圆台状空腔(A101)入口端的横截面积；A...
【专利技术属性】
技术研发人员：李芳华，黄春尼，
申请(专利权)人：广西云策科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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