兩相氣固流在線測(cè)量的偏差問(wèn)題探討 一

摘　要: 主要闡述了氣固兩相流動(dòng)測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀,分析比較了幾種新型的測(cè)量技術(shù)在氣固兩相流動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用狀況及各自的應(yīng)用范圍,并指出了現(xiàn)有技術(shù)不能完全滿足測(cè)量要求，需要進(jìn)一步的發(fā)展和完善.

引　言

氣固兩相流動(dòng)普遍存在于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,如煤粉燃燒、火箭推力燃燒、醫(yī)藥、食品行業(yè)中的粉末處理過(guò)程及氣力輸送等. 在流化床、旋風(fēng)除塵、沉降室及過(guò)濾過(guò)程中也涉及氣固兩相流動(dòng). 自然界中普遍存在著這種流動(dòng). 典型的自然現(xiàn)象有沙塵暴、沙丘移動(dòng)、宇宙塵埃等 . 為了對(duì)這些自然現(xiàn)象作出合理準(zhǔn)確的解釋,有效地監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況及對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行更優(yōu)化的設(shè)計(jì),了解并掌握氣固兩相流基本流動(dòng)規(guī)律是必須的.然而氣固兩相流流動(dòng)工況相當(dāng)復(fù)雜,參數(shù)眾多,流型多樣,目前還沒(méi)有哪一個(gè)理論模型能完整地闡述其流動(dòng)變化規(guī)律的特性. 因此,實(shí)驗(yàn)就成了研究氣固兩相流流動(dòng)規(guī)律的主要手段之一. 它和數(shù)值模擬相輔相成,成為研究氣固兩相流動(dòng)的重要工具.

1 　測(cè)量技術(shù)面臨的難點(diǎn)

由于氣固兩相流動(dòng)的復(fù)雜性,使得測(cè)量技術(shù)面臨著不少困難. 這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)

方面 .

1 　濃度分布不均　一般情況下,固相濃度沿管道截面和管道長(zhǎng)度的分布并不均勻. 因此,要知道某個(gè)時(shí)刻某個(gè)截面或者整個(gè)流場(chǎng)濃度分布的話就須使用一定的測(cè)量技術(shù)與儀器. 單一傳感器不能給出固相濃度分布的準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果.

2 　流動(dòng)結(jié)構(gòu)　氣固兩相流不僅流型多樣,而且多種流型會(huì)同時(shí)存在或互相轉(zhuǎn)化,且不同流型之間的轉(zhuǎn)化無(wú)明顯過(guò)渡. 這就增加了氣固兩相流的測(cè)量難度.

3 　加速度　如在循環(huán)流化床中應(yīng)用壓差來(lái)

測(cè)定固相濃度時(shí),將固體加速運(yùn)動(dòng)的力歸于濃度作用,測(cè)量值會(huì)發(fā)生很大的偏差,而這個(gè)問(wèn)題通常在研究中都被忽視了.

4 　速度　氣固兩相流動(dòng)的速度在被測(cè)區(qū)域有時(shí)變化很大,這對(duì)利用X,γ射線需要相對(duì)長(zhǎng)時(shí)

間積蓄能量并對(duì)被測(cè)區(qū)域進(jìn)行機(jī)械掃描來(lái)獲取信息的方法來(lái)說(shuō),其測(cè)量是有很大困難的.

5 　非透明性　對(duì)于占現(xiàn)在測(cè)量比重越來(lái)越大的光學(xué)測(cè)量法來(lái)說(shuō),若被測(cè)區(qū)域透光性不好,如流化床底部濃相顆粒濃度或被測(cè)管道不透明,則測(cè)量就會(huì)變得無(wú)能為力. 這將限制利用激光、PIV等光學(xué)性質(zhì)的非接觸式測(cè)量在工業(yè)測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用.

6 　侵入式測(cè)量　侵入式測(cè)量會(huì)干擾流場(chǎng),引起測(cè)量偏差. 接觸式氣固兩相流體的測(cè)量元件容易發(fā)生堵塞及磨損,從而妨礙儀器正常工作,減少儀器使用壽命.

7 　其他非測(cè)量因素干擾　流動(dòng)中不可避免

要受噪聲、振動(dòng)等非測(cè)量因素的干擾,使得測(cè)量結(jié)果不能反映真實(shí)濃度.

以上這些問(wèn)題使得氣固兩相流測(cè)量技術(shù)研究面臨嚴(yán)峻的形勢(shì). 由于人們對(duì)氣固兩相流物理特性的認(rèn)識(shí)仍有局限,因此,迄今為止仍沒(méi)有一種較為理想的氣固兩相流動(dòng)的測(cè)量?jī)x器[3 ] . 為了解決上述問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外學(xué)者們幾十年來(lái)仍孜孜不倦地進(jìn)行研究和探索.

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