电容式气固两相流的参数测量系统

李 鹏，杨道业，史华莹，袁 全，黄 峰

(1.南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京，211816;2.91423部队，辽宁大连，116043)

0 引言

气固两相流检测的方法有很多，比如层析成像法、高速摄像法和静电法等等。高速摄像法可以准确直观地获得流体的动态流动情况，但受到流体透明度的制约，只能应用于稀相流动中，应用范围有限;静电方法利用固体颗粒流动过程中感应的静电获得流体的流动参数，具有检测速度快和结构简单等优点，但在检测气固两相流的浓度，需要针对输送系统做大量的标定工作。本文设计了一种基于直流充放电原理的双螺旋电容式气固两相流参数测量系统，解决了固相浓度、速度和质量流量等参数的准确测量。系统通过互相关算法求得的速度与自由落体算得的速度进行了对比，具有较好的一致性。重力传感器得到的质量流量与用互相关算法间接得到的质量流量具有较好的一致性。综合以上，本系统具有较高的准确性。

1 气固两相流参数的测量原理

固相浓度、速度与流量是气固两相流中非常重要的3个参数［2］。在理想条件下，气固两相流体通过电极检测区域时，流体的浓度发生变化将引起等效介电常数的变化，从而使传感器输出的电容值发生变化。流体的固相浓度βsolid和传感器输出的电容值呈现线性关系，因此电容值可以作为衡量固相浓度大小的标准。两相流体经过上游传感器时产生的随机信号的调制作用Sx(t)必定在下游传感器重复出现，会产生一个与相似的、在时间上滞后τ0的随机信号。……