基于双锥流量计差压信号的气液两相流参数测量

设计了一种结构简单、加工工艺要求较低的双锥流量计,在此基础上提出了基于单个差压式流量计的气液两相流参数测量方法。提取双锥流量计差压波动信号的无量纲特征值,利用该参数建立气相体积含率的测量模型。通过对双锥流量计差压信号均值的分析表明,Lockhart-Martinelli常数与准气相流量比存在优良的线性关系,根据该线性关系建立了双锥流量计气液两相流流量测量模型。在气水两相流装置上开展了实验研究,结果表明,所建立的分相含率测量模型可在实验范围内对气相体积含率进行有效的测量,测量相对误差在8%以内;对气液两相流总流量和液相流量的测量误差可在5%以内。     

文丘里管中气液两相流差压波动信号与空隙率关系

为了研究气液两相流差压波动信号与空隙率之间的关系,建立了差压波动信号均方根与空隙率的关系式.针对油气两相流和气水两相流,在管径分别为40 mm和50 mm管道上进行实验,分析了文丘里管差压波动信号与空隙率、流量、压力以及流体密度等参数的关系,得到了差压波动信号与空隙率的量纲1关系式.此关系式不仅反应了差压波动信号与空隙率的关系,而且提供了一种间接测量空隙率的方法.该方法只需要测量文丘里管前的压力和前后的差压波动信号,计算出该差压信号的时均值、瞬时值就可以计算得到空隙率的值.实验结果表明在空隙率小于85%的范围内,油气两相流和气水两相流空隙率的测量误差分别为10.9%和11.3%.如果与利用空隙率和差压测量气液两相流流量的方法相结合,则仅利用一个文丘里管就可以实现两相流流量测量.     

气液两相流差压测量波动信号的符号序列统计分析

将符号时间序列分析方法应用到两相流测量波动信号分析,并讨论了关键参数对符号统计量影响问题。在此基础上,利用垂直上升管中采集到的80组气液两相流差压动态波动信号,提取了时间不可逆转性Tfb及χ2fb统计量。当气相表观速度小于002 m·s-1时,随着气相表观速度增加,泡状流随机可变的运动特征逐渐加剧,其动力学特性变得相对复杂;当气相表观速度大于002 m·s-1时,在流型从泡状流向段塞流转变过程中,随着气相表观速度增大,流型演化的动力学特性逐渐变得相对简单;在流型从段塞流向混状流转变过程中,随着气相表观速度增加,混状流的动力学特性逐渐变得愈加复杂。研究结果表明,时间不可逆转性Tfb及χ2fb统计量两个符号是表征气液两相流流型的敏感特征量,考察这两个统计量随两相流流动参数变化规律有助于更好地理解两相流流型动力学特性。     

气液两相流电容传感器相浓度测量特性

为了考察两种电容传感器(对壁式及双螺旋式)测量气液两相流相浓度的适应性,搭建了垂直上升气液两相流电容传感器测量系统。实验表明对壁式电容传感器测量分辨率较差,而双螺旋式电容传感器对相浓度具有较高的分辨能力。采用时频分析方法对电容传感器波动信号进行了分析,发现两种电容传感器的时频联合表达均能清晰地表征流型运动特征,并可对流型进行有效辨识。最后,基于双螺旋式电容传感器测量信号,建立了气液两相流漂移模型,取得了对段塞流和混状流分相表观流速较好的预测结果。研究表明,双螺旋式电容传感器在气液两相流流动参数测量上具有较好的应用前景。     

垂直上升管汽液两相流型的压差波动特征识别

运用现代数字信号处理技术,对垂直上升管水/水蒸气两相流不同流型时的压差波动信号特性进行了分析研究,提出了基于压差波动特征的两相流流型的客观识别方法。通过提取压差波动信号的功率谱分布特征,表明利用功率谱随频率的分布特性的均方根可客观识别出泡状流、间歇流和环状流。     

油水两相流相含率的软测量方法

对垂直上升管中油水两相流流动测得的电导波动信号,从时频域内提取了11个反映油水两相流流动特性的特征量.频域内特征量提取采用了语音信号处理中的线性预测方法,时域内特征量提取采用了时间序列统计分析方法.将这些特征量作为人工神经网络的输入量,在总流量10～60 m³•d^-1及含水率51%～91%范围内,采用基于Levenbery-Marquardt算法的BP人工神经网络作为相含率预估模型,较好地实现了油水两相流含水率预测,为两相流相含率测量提供了一种新的软测量途径.     

气液两相流水平绕流柱体的动态压降特性

压降是气液两相流绕流柱体时包含丰富流动信息的重要参数,对于压降的研究密切关系到两相流动系统的设计和运行.以空气和水为实验介质在泡状流、塞状流、弹状流和环状流四种流型下,研究了气液两相流水平绕流梯形柱体的动态压降特性.结果表明:泡状流和塞状流的动态压降有较稳定的波动,其时均值主要取决于液相流量;弹状流的动态压降变化剧烈,其时均值随两相雷诺数的分布比较均匀;环状流的动态压降变化比较平缓,其时均值随两相雷诺数的增加呈近似线性递增;在四种不同流型下,时均动态压降系数随两相雷诺数的增加都呈线性递减.这一结果为分析气液两相流绕流柱体的流动特性提供了有益的借鉴.     

两相流电阻层析成像测量电路与图像重建

提出一种用于两相流测量的高速电阻层析成像（electrical resistance tomography,ERT）系统。该系统采用双极性脉冲电流源为激励电极对提供激励信号,避免了直流激励造成的电极极化效应,同时简化了滤波电路的设计,相对于常规的交流激励ERT系统显著提高了数据采集速度。针对成像速度较快但成像质量差的线性反投影算法（linear back projection,LBP）,采用离线预迭代技术对其进行改进,提出一种改进型线性反投影算法（modified LBP, MLBP）,可高速重建较好质量的ERT图像。数值仿真和采用实际测量数据重建图像的结果表明,基于高速数据采集技术和改进的图像重建算法的高速ERT系统可实现两相流实时在线测量。     

一种简易校验系统在气固两相流流速测量设备的应用

针对气固两相流流速测量设备在开发和应用时会出现各种问题的情况,利用电脑声卡、Matlab软件和研制的信号接入板设计了电厂风粉两相流流速校验系统,并在某电厂微波法测流量的实验台上进行了应用。结果表明:校验系统经济、便捷、简单可行,能够满足电厂风粉两相流流速校验和故障检测要求。同时校验系统对气固两相流测量设备的检测、维护、校验有广泛的工程实用价值。     

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射（AE）作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。     

基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法

声发射(AE)作为一种无损检测手段,用于气液两相流的测量具有非侵入式、测量不破坏被测管道及流场分布,信号强、灵敏度高等优点。利用声发射技术在河北大学垂直管气液两相流管道上进行了大量实验,运用现代信息数据处理方法对气液两相流垂直管道流型特征参数进行了提取。分析结果表明利用声发射手段提取出的流型特征参数可以反映出典型流型下的动力学特征。垂直管道中,泡状流、弹状流、环状流以及过渡状态下的乳沫状流在时域和频域信号中有着明显区别,小波能量和小波包分解后的信息熵的值也存在较大的差异性,从另一角度验证了在不同流型下两相流体在管道内部不同的运动状态,利用模式识别的思想,对垂直管4种典型流型进行了流型识别,取得了较好的效果,研究结果表明声发射技术可以作为一种技术手段用于气液两相流流动的检测。     

基于ADF4360-8的集成化低相噪频率合成器设计

结合锁相环技术的基本原理,介绍了一种采用锁相环技术产生高稳定度信号的低相噪频率合成器的设计思路。采用集成锁相环芯片ADF4360-8来设计锁相环电路,并给出了系统的具体电路参数、实际应用的设计要点和设计注意事项。最后经过仿真,得出系统环路带宽内相噪为-105dBc,符合系统设计要求。     

高性能交流恒流电路模拟与实测

采用信号发生器、集成运算放大器及仪表放大器等多个模块设计高性能交流恒流源电路,用于工业在线电极电导仪对溶液电导率的准确测量。采用4个挡位电阻控制电流输出,提供40μA~40m A的输出电流。分析负载电阻与挡位电阻和测量电压的关系,为电导率仪的进一步设计提供了高效的电路基础。模拟与实例测试结果表明:该恒流电路有较好的恒流输出稳定性,精度高、数字调整功能可靠。     

基于数字岩心的砂岩核磁共振测井响应特征分析

核磁共振测井在计算储层流体饱和度、孔隙度、孔隙结构及渗透率方面发挥着重要作用,本文通过过程法建立砂岩的数字岩石物理模型,采用格子玻尔兹曼方法模拟岩心中油水两相的分布,最后利用蒙特卡洛随机游走的方法模拟数字岩心的二维T2-G及T2-D核磁共振响应,分析了矿物骨架与流体磁化系数差异以及流体饱和对核磁共振响应的影响,对于解释多相流体饱和条件下核磁共振测井信号具有指导意义。     

真空膜蒸馏海水淡化过程的强化研究

采用气液两相流技术对管状炭膜真空膜蒸馏模拟海水淡化过程进行强化研究。纯水物系和NaC l水溶液的气液两相流强化实验中,相比未通气体时通量分别增加了29%~35%和16%~66%。气体流量、渗透侧真空度和膜组件放置方式对两相流膜蒸馏过程通量的影响结果表明:气液体积流量之比在(1~2)∶1时两相流强化效果最佳;通量随着渗透侧真空度的增大而增大,且气液两相流操作在较小真空度时通量增加的幅度大于较大真空度时;膜组件的放置方式对通量影响较大,相对于水平放置时,膜管竖直放置时的通量较大,最大可达水平放置时的131%左右。     

氯碱电解槽内压力波动的混沌分析及流型识别

为研究氯碱电解槽内气液两相流动的压力波动特性和流型特点，对冷模电解槽阳极室内循环板上开口处的压力信号进行了混沌特性分析；利用高速摄像仪照相法及Kolmogorov熵下降法对流动形态进行了识别，绘制了流型图；利用流型图对不同电流密度下的两相流型进行了判定。结果表明，电解槽压力信号的吸引子具有分数维数，当电流密度大于6 kA·m^-2时，Lyapunov指数大于0，说明电解槽内两相流动具有混沌特性；对于测压点位置及电解槽下部，当电流密度小于5 kA·m^-2时，分别为射流充分发展段和孤立气泡流；电流密度为5 ~ 8 kA·m^-2时为射流过渡段和合并气泡流；电流密度大于8 kA·m^-2时为射流的初始段和合并气泡流。     

子波分析识别环流反应器泡状结构实验

用热膜测速技术以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量了环流反应器内气液二相流速度的时间序列信号,对气液二相流速度信号中自动识别泡状流结构进行了研究。用子波分析方法,将热膜测速仪输出的气液二相流混合速度信号在时域空间和频域空间同时进行时频双局部化多尺度分解,研究了气液二相流中液相流和泡状流结构的分尺度时域特征和分尺度能谱等统计特征,利用子波能谱分析的能量最大准则,提出了一种用子波变换自动识别气液二相流中泡状流结构的新方法。     

气-液两相流管段内介质流型判断和管径优化

参照国内外相关规范,结合工作经验,总结出化工工艺设计时设计人员为气-液两相流管段初选管径后判断管道流型的方法,并给出管径优化方向,从而在工艺设计方面减少因化工装置管道内两相流流型不当而引发的安全事故。     

气液两相流差压波动信号的Hilbert-Huang变换特性

将Hilbert-Huang（HHT）变换应用于中小管径水平管气液两相流差压波动信号的分析.利用经验模态分解（EMD）方法把信号分解成多个内模函数(IMF),再对各内模函数进行Hilbert变换,得到信号的Hilbert谱,并提取各内模函数的信号能量特征.在此基础上比较了不同管径下信号分析的结果,分析了不同频段的能量分布与流型变迁的关系,并讨论了小波变换和HHT两种信号处理方法各自的特点.实验结果表明,HHT可以用于非线性非平稳信号的分析,提取的能量特征值反映了水平管气液两相流的流动状态和流型的变迁,该方法为水平管气液两相流差压波动信号的研究提供了借鉴.     

气液两相流方法对络合-超滤膜组件污染的清洗

超滤膜法是目前最有发展前途的水处理技术之一,但使用过程中不可避免的污染问题很大程度上限制了该技术的推广。该文提出特定的气液两相流清洗方法并针对络合-超滤膜组件污染清洗进行研究,比较了气体冲洗、水力反冲洗、化学试剂反冲洗和气液两相流清洗(分别以水和HCl作为清洗液)络合-超滤污染膜组件的效果。结果显示气液两相流方法的清洗效果最好,且用时最短。考察了通气时间tc、气停时间ti和气液流速比Rg/l对气液两相流方法清洗效果的影响,结果表明当ti=10 s、Rg/l=20∶1时,以水和HCl为清洗液的气液两相流方法在tc=15 s和tc=25 s取得最佳清洗效果;当tc=15 s、Rg/l=20∶1时,两种清洗液的气液两相流方法在ti=20 s取得最佳效果。当tc=15 s、ti=10 s,以水做清洗液的两相流方法在Rg/l=80∶1时取得最佳的清洗效果;HCl做清洗液的两相流方法在Rg/l=40∶1时取得最佳的清洗效果。研究结果表明气液两相流清洗方法能有效去除膜污染,在一定程度上可以减少化学清洗剂的使用而减少二次污染,是一种有效的绿色膜清洗技术。