氣固兩相流固相濃度與流速的測量及可視化

田海軍，周云龍，趙曉明

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氣固兩相流固相濃度與流速的測量及可視化

田海軍1，周云龍2，趙曉明1

（1東北電力大學自動化工程學院，吉林吉林 132012；2東北電力大學能源與動力工程學院，吉林吉林 132012）

氣固兩相流固相流率的測量是測試領域的難點之一，為了實現氣固兩相流固相濃度與流速的測量，闡述了電容層析成像的原理，搭建了氣固兩相流實驗臺，固相選用聚丙烯顆粒，氣相為空氣，固相依靠自身的重力流經實驗裝置，利用ITS公司的M3C電容層析成像裝置對氣固兩相流的固相濃度、速度、質量流量進行了測試研究。實驗中的濃度測量采用圖像的介電常數分布像素，速度測量選擇雙層結構的電容傳感器，利用相關測速原理，計算上下游傳感器成像像素的相關性，最后由測得的速度及濃度分布計算出質量流量，測量結果與重力傳感器測量的質量流量結果進行了對比，結果具有較好的一致性，測量誤差小于10%，表明利用電容層析成像系統可對氣固兩相流參數的測量。

成像；兩相流；流動；質量流量；固相濃度；濃度；體積流量

氣固兩相流廣泛存在于電力、冶金、化工、食品等行業。濃度、速度、流量是氣固兩相流重要的測量參數，這些參數的準確測量和控制，對于指導生產、設備運行的經濟性與安全性有重要作用[1]。長期以來，對于氣固兩相流參數的測量，國內外學者進行了深入的研究，如濃度的測量方法主要有衰減和散射方法[2]、聲學法[3]、核磁共振法[4]、速度的測量方法主要有光學傳感器和互相關系數法相結 合[5]、電學傳感器和互相關系數法相結合[6]、新型電容傳感器的信號處理方法[7]。……