[发明专利]一种管内低温流体空泡率测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种管内低温流体空泡率测量装置及方法。装置包括：测量区管壳、电容采集电路板、转接管道、导电引针、聚四氟乙烯绝缘套、电极片、密封铜圈。该装置利用低温下聚四氟乙烯收缩的特性，在低温下收缩抱死连接管道，强化密封，同时针对低温流体液气介电常数接近的特点将测量区管壳既作为测量段的骨架又接地作为屏蔽罩使用。本低温流体电容层析成像装置具有以下特点：结构简单，可快速拆装，可方便与系统其他管路连接；可用于从室温到深低温的较大范围，多次大幅度温度循环不影响测量精度；抗杂散电容能力好、电磁屏蔽效果好。本专利公开的测量方法利用支持向量回归的方式将测量电容值与空泡率相关联，得到的拟合结果精度较高。

技术领域

本发明涉及低温制冷工程技术，流体流动过程监测及传感器科学技术领域，尤其涉及一种管内低温流体空泡率测量装置及方法。

背景技术

管内两相流动在化工、空分等流体相关工业经常出现，涉及设计优化及运行安全，因此对两相分布的检测有重要意义。

不同于室温流体气液介电常数差别较大，低温流体如液氧、液氮液-气介电常数比普遍小于1.5，成像结果对于测量噪声极为敏感，为了保证有较好的成像效果，需要构建良好的电磁屏蔽结构。另外，如有机玻璃及石英玻璃非金属管道低温下极易发生脆裂。本发明针对于低温流体的相含率测量技术需要，综合低温流体的本身物性及低温环境下的材料特性，进行发明设计。采用聚四氟乙烯作为管体避免了低温脆裂的发生，采用外层管壳既作为聚四氟乙烯的支撑骨架同时也接地作为电极片的屏蔽罩使用。采用导电引针将信号引出，实现了电极片与电容采集电路板之间的硬连接，可以极大减弱杂散电容的波动。聚四氟乙烯绝缘套两端有伸出前沿，插入连接管道的伸出前沿插槽中，当装置处于低温环境下，聚四氟乙烯收缩，可以径向抱死从而增加密封可靠性。

中国专利一种低温电容式空泡率测量装置(201610332690.X)公开了一种利用双电极片电容传感器将电容测值与管内低温流体相关联的装置，该装置采用双电极片结构，且在关联方法上是简单的电容值与空泡率的一一对应，对流型变化的敏感度较大，复杂流型下难以获得好的结果，该专利在装置结构上和测量数据的关联机理上都与本专利有很大差别。

中国专利一种低温流体管内流动电容层析成像装置(201711264162.6)公开了一种应用于低温流体两相流的电容层析成像装置，其电极片与测试电路之间采用软连接，屏蔽罩没有作为管体的一部分，同时采用电容层析成像的反演算法作为求解方式，在装置结构和处理算法上与本申请都有较大差别。