[发明专利]环状流局部动态液膜平均厚度的直接测量方法

说明书

本发明涉及一种环状流局部动态液膜平均厚度的直接测量方法，用于测量在管道里流动的导电液体的液膜，所采用的数据测量模块包括直流稳压电源、插入深度可调的接触探针传感器以及一个精密电阻；插入深度可调的接触探针传感器，包括螺旋测微器6、双平行接触探针2、连接部件9、固定支架3、可伸缩支架7和弹簧8。测量方法如下：当导电液体淹没探针下端时，两个探针之间导通，整个电路构成回路，电流流经精密电阻，其两端的电压不为零，两个探针之间没有液体时，精密电阻两端的电压为零，连续测量时，表现为不同的占空比，得到对应插入深度的电压信号，最后数据处理模块计算出局部动态液膜的平均厚度。

技术领域

本发明涉及一种环状流局部动态液膜平均厚度的测量方法。

背景技术

多相流动过程广泛存在于石油、化工、冶金、供水、医学、及环境工程等诸多部门和工业过程中，是现今国际国内广泛关注的重要研究领域。多相流动体系，通常是由两种连续介质和若干种不连续介质组成的。根掘流体中包括物质相数目的不同多相流一般可以分为两相和三相流。根据组分物理状态的不同，两相流一般又分为气/液、气/固、液/固、液/液(如油/水)两相流；三相流一般分为气/液/液、气/液/固三相流等。存在于多相流气液界面中的液膜厚度不仅对气液两相流的传热、传质和阻力特性有很大的影响，而且也是计算多相流体动力学的基础，因此正确有效地对液膜厚度进行测量就成为了解这些特性的关键。到目前为止，主要有以下5种液膜测量方法：(1)电导法；(2)电容法；(3)光学法；(4)声波法(5)核辐射法。电导法的基本原理是液膜高度与其电导存在一定的对应关系，通过测得电导从而得到液膜厚度，此方法只限于导电液体。电容法的主要原理是，气液两相具有不同的介电常数，通过两个电极间的电容变化来反映电极间液相的厚度变化，但是电容法受气液两相流流型和温度变化影响较大，适用于方形管道。光学法是测量精度较高的方法之一，其中界面检测法、激光散射法和荧光强度法，一般都需要在液相中加入染色剂、乳胶粒子或荧光剂，其加入质量浓度的准确性、激发光强度变化和时间空间变化直接关系到液膜厚度测量不确定度，其在液相中的均匀性无法保证，且其属于易耗品，仅适用于实验室测量，限制了其推广应用；光影法通过照相机记录由于液膜反射折射形成的阴影来测量液膜厚度，该方法实时性较差，无法快速响应液膜的变化；激光焦点位移法和干涉法对薄液膜厚度的测量十分有效，分辨率高，但是两种测量系统结构复杂，对传感器性能要求很高，由于透明管道的使用限制了其在中高压液膜厚度测量中的使用；光衰减法中，可见光衰减法仅仅适用于对可见光有吸收作用的半透明介质，中红外衰减法由于强大的吸收作用，仅适用于2-30μm极薄液膜的测量。声波法基于超声波技术，其描绘流型特征功能强大，利用其穿过不连续介质时会发生衰减和反射原理来测量液膜厚度，但其不能够测量波状液膜，会造成反射后的超声波探测困难。核辐射法缺点具有很强的放射性，使用时需要必要的沉重的安全防护，限制了其在工业现场中的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种环状流局部动态液膜平均厚度的直接测量方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种环状流局部动态液膜平均厚度的直接测量方法，用于测量在管道里流动的导电液体的液膜，所采用的测量系统包括数据测量模块、数据采集模块以及数据处理模块，其中，数据测量模块包括直流稳压电源、插入深度可调的接触探针传感器以及一个精密电阻；