兩相氣固流在線測量的偏差問題探討 一

摘　要: 主要闡述了氣固兩相流動測量技術的現狀,分析比較了幾種新型的測量技術在氣固兩相流動領域中的應用狀況及各自的應用范圍,并指出了現有技術不能完全滿足測量要求，需要進一步的發展和完善.

引　言

氣固兩相流動普遍存在于工業生產過程中,如煤粉燃燒、火箭推力燃燒、醫藥、食品行業中的粉末處理過程及氣力輸送等. 在流化床、旋風除塵、沉降室及過濾過程中也涉及氣固兩相流動. 自然界中普遍存在著這種流動. 典型的自然現象有沙塵暴、沙丘移動、宇宙塵埃等 . 為了對這些自然現象作出合理準確的解釋,有效地監控設備運行情況及對工業生產設施進行更優化的設計,了解并掌握氣固兩相流基本流動規律是必須的.然而氣固兩相流流動工況相當復雜,參數眾多,流型多樣,目前還沒有哪一個理論模型能完整地闡述其流動變化規律的特性. 因此,實驗就成了研究氣固兩相流流動規律的主要手段之一. 它和數值模擬相輔相成,成為研究氣固兩相流動的重要工具.

1 　測量技術面臨的難點

由于氣固兩相流動的復雜性,使得測量技術面臨著不少困難. 這些問題主要表現在以下幾個

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度的分布并不均勻. 因此,要知道某個時刻某個截面或者整個流場濃度分布的話就須使用一定的測量技術與儀器. 單一傳感器不能給出固相濃度分布的準確測量結果.

2 　流動結構　氣固兩相流不僅流型多樣,而且多種流型會同時存在或互相轉化,且不同流型之間的轉化無明顯過渡. 這就增加了氣固兩相流的測量難度.

3 　加速度　如在循環流化床中應用壓差來

測定固相濃度時,將固體加速運動的力歸于濃度作用,測量值會發生很大的偏差,而這個問題通常在研究中都被忽視了.

4 　速度　氣固兩相流動的速度在被測區域有時變化很大,這對利用X,γ射線需要相對長時

間積蓄能量并對被測區域進行機械掃描來獲取信息的方法來說,其測量是有很大困難的.

5 　非透明性　對于占現在測量比重越來越大的光學測量法來說,若被測區域透光性不好,如流化床底部濃相顆粒濃度或被測管道不透明,則測量就會變得無能為力. 這將限制利用激光、PIV等光學性質的非接觸式測量在工業測量中的實際應用.

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

7 　其他非測量因素干擾　流動中不可避免

要受噪聲、振動等非測量因素的干擾,使得測量結果不能反映真實濃度.

以上這些問題使得氣固兩相流測量技術研究面臨嚴峻的形勢. 由于人們對氣固兩相流物理特性的認識仍有局限,因此,迄今為止仍沒有一種較為理想的氣固兩相流動的測量儀器[3 ] . 為了解決上述問題,國內外學者們幾十年來仍孜孜不倦地進行研究和探索.

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