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掺气浓度量测

2020-04-09 21:00

对水气二相流中空气浓度的测定。为了研究掺气水流运动规律,有必要测定水流断面平均含气浓度及点时均含气浓度和脉动含气浓度。测量方法有多种,如水面线估量法、光学法、取样法、同位素法、电学法等,常用的有取样浓度仪、γ射线浓度仪、电阻浓度仪及针形点掺气浓度仪4种。

(1)取样浓度仪。用流线型管道取样器,以自流可控吸入式提取测区水样,进行水气分离,然后分别测量空气体积(VA)及水体积(VW),按定义求得时均浓度

(2)γ射线浓度仪。由γ射线发射与接收装置组成测量探头,安装在被测水体的两侧。由于水与空气对γ射线的吸收系数(程度)差别悬殊,故可由透过水体的γ射线强度的衰减程度测定水中的含气浓度。

(3)电阻浓度仪。因水与气的电阻率差别悬殊,可用一对平行平板电极为测量探头,由探头两极间电阻值大小来测定含气浓度。

(4)针形点掺气浓度仪。由掺气探针,放大整流电路,计算机采集系统组成,探针由1.2mm直径不锈钢管与穿入其中的铂丝组成一对针形电极。当气泡通过针尖时,信号为1,水通过针尖时信号为0。用计算机采样计数得到掺气率,信号经电路处理后可记录其变化过程,或由电表直接读取掺气浓度。

电阻浓度仪是一种动态浓度仪,可测量点时均及脉动浓度,具有结构小巧、操作简便、测读迅速等优点,因而使用广泛。使用前需率定校正,使用时需排除干扰,注意清水电阻值温度修正,电极形状影响等。用于高浓度测量或边界测量时误差较大。近年来,在原型观测中,为减少水流杂物撞击平板电极,采用在壁面上贴附一对平行极片方法,此法可用,但测点定位模糊,测量值随电极大小而变,定性较好,定量需要校正。当水流掺气浓度大于50%时,水体将逐渐不连续而呈水滴状,测量误差大或不能测量。此方法不能用于含泥沙颗粒的水流。

针形点掺气浓度仪可直接检测气泡不需要率定。可准确定位测量点掺气量,也可测量掺气浓度场,可分析气泡尺寸及其概率分布,掺气浓度自0~100%均可测量,适用性能好,细颗粒泥沙对测量影响不大。

此外,高速摄影可量测瞬时浓度场及其变化,量测气泡形状和尺度及时空分布,并同时量测速度场等,也是一种研究高速掺气水流的手段。

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