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多相流动参数的测量一直是多相流研究者探索的热点课题,流动中各参数的准确测量对揭示多相流动的机理具有重要意义,现有的测量方法在不同方面都有其自身的缺点,因此探索新的有效的测量方法进行多相流参数的测量具有重要意义。
电导探针法是多相流测量中广泛使用的测量方法,但是,实验介质的含盐度、实验温度、电极间距的选择等都对实验结果造成影响。基于电导探针法的不足,研制了两种电容探针:单丝电容探针及针形电容探针。
单丝电容探针的一个电极为单芯导线内部的导电金属丝,另一极为介质中导电相与探针接触的润湿面即管道中液相的高度,当液相高度发生变化时,电容值发生变化。静态实验表明,该测量方法不受介质含盐度和实验温度的影响,给出了测量电压值与液相高度的相关曲线。针形电容探针的测量原理是:由于水的相对介电常数远远大于气相、油相的相对介电常数,电容探针的尖端接触到不同相时,输出电压信号将发生高低电平的转换。探针输出的电压波形为理想的矩形波,不需要用阈值法进行处理。
在大型多相流实验环道上进行了气水两相流的实验,应用单丝电容探针对水平管气水两相流的截面含水率进行测量,分层流型下,对比实验测得的截面含水率的值与应用Eaton模型、Hughmark模型、Mukheriee-Brill模型及Beggs—Brill模型计算得到的截面含水率的值,实验测量值与Mukhejee-Brill模型计算值吻合的较好。应用针形电容探针对气水两相流的流型进行了测量。流型发生变化时,安装在管道顶部的探针的输出电压信号发生变化,实验中观测到分层流、段塞流和环状流,三种流型下,探针的输出电压信号变化规律不同,因此,针形电容探针能够准确地识别分层流、段塞流以及环状流。