电容法测量气一液两相流截面含气率精选.doc

电容法测量气一液两相流截面含气率 实验研究、，、.了、，产、J产O自八O月任互口J‘、产‘、Jr‘‘了、、C=(1一a)Cl+aC。 从式(1)和(2)可得 相反，对于分层流，有 于是 C补=1一a 11一a.a 一几石产-一丁不—十-丁气七七1七v ~。1一a 七公-一一了-下不，一-一下一-，-一，七1.、. 口吸一下布--一1.十1、协v， 平均截面含汽率a与相对电容的另一关系式是麦克斯韦方程‘” 己一巴l ￡一2巴1 6v一己1 ￡，+2￡- 式中，。为气一液混合物的介电常数，。，和。v分别为液相和气相的介电常数。方程( 小气泡分布在液体中的情况，即泡状流。对于小液滴分布在气体中，即雾状流， 程为下列形式 (6) 6)适用于 麦克斯韦方 巴一己v 君十2己v一(1一a)己l一己v82+2君v(7) 从麦克斯韦方程以及电学中的关系式c一子(，为平板电容器的面积，、为两极板间的距 离)可以求得函数关系a=aC关。方程(6)只适用于含气率较小的情况，而方程(7)则适用 于含气率较大工况。 ;;;;;;;;;;;;; ……!!!!!{{{{{{{{{{{{{{{{{.......自匕书~~~~~~~ 期期期 蓄蓄蓄黔}}} 三、电容器结构 电容器的结构示于图1。在黄铜制成的圆柱形 壳体中，装有一个长60mm的聚氯乙烯管，该管外 径和黄铜壳体的内径相等。管内是一个横截面为 10x10.5mm2的矩形通道。5片长40mm、宽 10mm、厚o.smm的不锈钢板安装在聚氛乙烯管 内的矩形通道中作为极板，其中三个不相邻的相联 形成一个电极，另外两个相联为另一个电极。于是 组成一个平板电容器。 极板的几何形状保证了其间电场(除边缘外) 为均匀场。由于电容器的各个单元为并联，使得同 样的气泡在任何一个单元中对整个电容器的影响都 是相同的。换言之，这样的结构对于空泡分布具有 较小的敏感度【“，。 图1电容器结构示意 1 —电线;2—黄铜外壳;3—聚氧乙烯管;4—电极板. 四、测量电路 图2绘出用于测量的电路、一个NE555型运算 (总559)79 将电容器、水平放置模拟准塞状流。然后再将电容器绕水平轴线转90’模拟分层流。重复上 述的标定步骤。标定实验是在环境温度为21℃，大气压下进行的。标定结果及标定中介质在 电容器内的分布见图4一8。 4 少一 . __l，_二一一一】日4fl. 截面含汽率。 一。尸丫尸‘ 幽 一二.-L一J0.吕l。O 目H茜喊奸居 · / . 开墓 截面含汽碑袖 图4塞状流区的标定曲线图5准塞状流区的标定曲线 计许曲线 ‘H召喊并壕 麦克斯书方 八04n︺n.劝神却常年 40.加即 口.2U.诗 截{颐含汽 昌 截面含汽率a 图6分层流区的标定曲线图7塞状流、准塞状流区的C一a曲线 O—塞状流;▲—准塞状流. 。，，卜。次计贡曲线 飞 一占-一J -‘---占040.6 no.兮0-0.，切体翻共契 饮 00.0.8卜() 截面含汽率二 图8分层流区的C一a曲线 第二种方法:在一个自然循环回路中针对 流动状态下的两相介质进行标定。图9绘出标定 回路的原理图。氟里昂11作为工作介质。回路 主要由加热器(蒸发器)，冷凝器及圆形截面的 图 1 —加热器，4—电容器， 9标定回路原理图 2—实验段，3—连杆，5—冷凝器. (总561)81 电阻R。(75okQ)，Rb(470kQ)，Rl(500口)以及上述电容器C联接组成一个方波发生 器。其振荡频率f随电容器C的电容而改变。于是，当含气率不同的两相混合物通过电容器 时，电容器具有不同的电容值，方波发生器具有不同的振荡频率。测得频率f，就可以间接 地确定截面含汽率a。 洛钾田 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{ 二 }}} 4448888888888888NNNE5557······· 5556...}}} lllllllllllll 一V， 一认 了了了lll丫丫{{{{{{{{{ {{{{{\\\///长长 图2测量电路图3输出波形 图3是输出电压的波形。当接通5一15V直流电时，方波发生器输出电压V:，同时电容器 的电压犷C增加，当达到一定值犷。二犷f时，输出电压立即翻转成一犷:，这时犷c减小，当 犷。二一犷f时，重复上述过程。电容器的充放电是在门坎电平(、0.67V)和触发电平 (、o.33V)之间进行的。脉冲波的周期 T=0.693(R。+ZRb)C 振懊频率为 1 J~一不声1 或 f用频率计测量。为了减小线间电容， 1_44 =了豆耳不丙又刃‘吕) 测量电路与电容器尽可能靠近安装、缩短其间的距离。 五、标定和结论 通过两种方法对电容器进行了标定。第一种方法是在介质静止情况下进行的。第二种方 法是在两相流体流动状态下进行的。 第