[发明专利]一种水电导掺气测量方法

摘要

本发明涉及一种水电导掺气测量方法，包括：标定清水电导；测量水气混合物电导；均匀介质假定；弱电场假定；分层假定；计算掺气浓度。本发明通过假定水和空气是各自具备固有导电特质的无限均匀介质，一定条件下二者既能按任意体积配比混匀形成均质导体，又能自由分离成相互独立的原始状态。在一对相对平行、尺度固定的平面电极所规范的电导池内形成均匀微弱交变电场，推导出均匀掺混的气水两相流体的综合电导正相关于气水两相流体中水相介质的体积。从而得到可溯源于基本长度单位的气水两相流体体积掺气浓度的电导比表达式。本发明的掺气浓度表达式比原麦克斯韦尔计算式更为简洁，相比较传统的麦克斯韦尔计测结果仅在零点和满度这两点与实际符合。

主权项

1.一种水电导掺气测量方法，所述方法所使用的测量系统包括：设定和规范电导池的电极，所述的电极与能够测量和显示电导值的测量电路连接，所述方法的步骤如下：标定清水电导的步骤：在电导池中充满清水，并测量清水的电导，记为G0；测量水气混合介质电导的步骤：使电导池中充满水与空气或空气泡的混合介质，测量混合介质的电导，记为Gc；其特征在于：均匀介质假定的步骤：清水和单空气的电导值为常数，在等温、常压条件下不发生变化；弱电场假定的步骤：测量过程使用弱交变电场，在弱交变电场条件下的单空气电导率为零；分层假定的步骤：在两个电极之间清水与单空气的混合物为相间排列的、在分层厚度上无限均匀细微的叠合状态；计算掺气浓度的步骤：利用线性掺气浓度公式计算线性掺气浓度CL：；所述公式的推导为：假设由一对等面积A及固定间距L的相对立的平行电极组成一个固定的电导池，假设该电导池内以气、水两种具备某特征电导值的均匀介质，单独填充或二者的均匀混合物来完全填充；当液态水充满全电导池时，其对应的电导设为G0，且：                                       (1)当空气充满全电导池时，其对应的电导设为GaF，且：                                             (2)其中，kW为液态水的电导率，ka为空气的电导率，以下字母脚标中，a均代表空气，w均代表水；参照固态导体并联合成电阻关系式：                             (3)其中：脚标1、2指代的是两个并联的电阻通式；当液态水和空气按某种比例混匀并充满该电导池时，其复合电导为Gc，即液态或气态混合流体合成电导关系式：                             (4)对于某种定比例混合的两种流态介质而言，依据前面对无限均匀混合与可有效分离假定，电导池的电极总面积A一定时，以等效的分离面积来描述，即：A= AW + Aa；其中，AW、Aa分别代表清水和空气两种流质所浸占有效电极的分面积；定比例混合流质的合成电导表述为：                               (5)其中，kW、 ka分别代表清水介质和空气介质的电导率，假定在弱电场条件下的空气电导率为0，亦即：ka=0，则：         (6)根据体积掺气浓度的定义，电导池两电极之间电场的有效域内，其掺气浓度CL由下式描述：                                  (7)依据体积置换原则，（7）也能够写为：                               (8)由式（1）和式（6）得到：，，将其代入式（8），得：                               (9)式（6）代入式（9），以通式形式表达为：。