电容式气固两相流相浓度传感器的研究.pdf

第 1 卷第 2 期 . 1, . 2 热 科 学 与 技 术 V o l N o 2002 年 12 月 . 2002 Journa l of Therma l Sc ience and Technology D ec ( ) 文章编号: 2002 电容式气固两相流相浓度传感器的研究 韩 　 丽, 　归 柯 庭, 　施 明 恒, 徐 治 皋 ( 东南大学 动力系, 江苏 南京　210096 ) 摘要: 采用两对极板交错放置的电容器和具有误差补偿功能的高频振荡电路研制成一种新型的电容式两相 流相浓度传感器。实验结果表明: 该传感器具有较高的灵敏度和稳定性、较平坦的灵敏度场和较好的测量线性 度, 可以满足实际两相流相浓度的测量要求。 关键词: 两相流; 电容传感器; 相浓度 中图分类号: TP 212 文献标识码: A 　　 0　引　言 电容法测量两相流相浓度在工业过程中具有 良好的应用前景。相比较其它测量方法, 电容法具 有安全可靠, 经济性好, 非侵入式测量, 易于安装, 响应快的特点[ 1, 2 ]。电容法测量两相流的工作原理 为, 将电容极板安装在流动管道外, 当管道内流体 组分发生变化时, 相应的介电常数也会发生变化, 图 1　 电容极板系统图 从而引起电容值的变化。通过测量极板间的电容 值, 即可得到管道内的相浓度。具体应用时需要注 F ig 1　 T h e cap acitance elect ro de sy stem 意以下两点: ( 1) 电容极板的结构应具有高而均 　　假定电容极板的长径比很大, 则可忽略电容 匀的检测场灵敏度, 使传感器的测量结果只与相 极板长度方向电场的不均匀性, 从而将检测场的 浓度有关而与流型的变化无关; (2) 由相浓度变 分析放在二维空间上。图 1 的电容极板系统满足 ( ) 化引起的电容量变化十分微小, 因此传感器测量 拉普拉斯方程: 假设管道内无空间电荷分布 。 ( ( ) ( ) ) ( ) r r = 0 1 电路必须具有较高的稳定性和灵敏度以及较强的 0 抗杂散电容干扰的能力。 式中: ( ) ( ) r 为检测空间电位分布函数, r 为介质 通过对电容极板结构的分析, 提出一种采用