固液两相流浓度测量方法探讨.pdf

《固液两相流浓度测量方法探讨.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第38卷第2期水电站机电技术Vol.38No.22015年2月Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStationFeb.201569固液两相流浓度测量方法探讨陆力，徐洪泉，余江成，刘娟，廖翠林（中国水利水电科学研究院，北京100038）摘要：主要对浑水浓度的分类、定义及相应的测量和标定方法进行了理论分析和实践探索。由于固液两相流中存在悬浮固体颗粒和液体的相对运动，本文提出了“在不同测量断面上固体颗粒的动态体积浓度不同”的理论推断，并指出了动态体积浓度和静态体积浓度的区别，对固体颗粒的流量浓度和动态体积浓度的物理意义

2、和特点进行了系统的分析和比较。流量浓度与动态体积浓度不同，在有压流动系统内，各测量断面上的流量浓度均保持不变。此外，还对静态体积浓度、动态体积浓度和流量浓度的测量方法进行了探讨，提出了一种通过测量浑水密度间接测量泥沙浓度的新方式。并对几种自动测量动态体积浓度的方式存在的问题进行了分析，指出了引水到系统外测量的动态浓度是流量浓度，介绍了超声波浓度仪的静态标定方法。关键词：固液两相流；浑水；浓度；流量；测量；相对运动；有压流动中图分类号：TV149.1文献标识码：A文章编号：1672-5387（2015）02-0069-06DOI：10.13599/j.cnki.1

3、1-5130.2015.02.020溶解的不同液体混合在一起或固体溶质溶解于液体1符号及下标后所占比例的概念。3－浑水密度，kg/m浑水与两种不同的相互溶解的液体组成的混合3S－泥沙密度，kg/m液不同，也与固体溶解于水后的溶液不同，其是不能3W－清水密度，kg/m溶解于水的泥沙等固体颗粒悬浮于水中构成的固液3－浑水流量，m/s两相流。在表征固液两相流的特征参数中，浓度是一3S－泥沙流量，m/s重要的物理量。通过对固液两相流浓度的研究及测3W－清水流量，m/s量，可准确了解液体输送固体颗粒的体积或质量，还－浑水平均流速，m/s可通过深入分析泥沙浓度对浑水水流状态

4、、水力机W－浑水中清水平均流速，m/s械的水力特性及泥沙磨损特性的影响，更为全面、准vS－浑水中泥沙平均流速，m/s确的分析两相流特性，对固液两相流的基础理论研－高程，向上为正，通常用海拔高程，m究和水力机械生产实践都具有重要的意义。－压强，Pa在固液两相流流场中，由于固体颗粒与水的密m－压力传感器测量压强，Pa－浑水总体积，m3度之间存在显著差别，且不同粒径大小的固体颗粒－浑水中泥沙所占体积，m3在水中的跟随性也各不相同，因此当固液两相流流S－浑水中清水所占体积，m3场发生变化时，例如流场断面突然收缩或扩大时，流W－浑水中泥沙所占过流面积，m2场中单位体积浑水

5、的密度和固体颗粒的浓度都会发S－浑水中清水所占过流面积，m2生改变，这种动态的变化会直接影响浓度的定义及W2其测量的精确度。因此，在测量浑水浓度时，需理清－浑水总过流面积，m’V－静态浑水体积浓度两相流状态下浓度的定义及测试仪器设备的测量原V－动态浑水体积浓度Q－浑水流量浓度收稿日期：2014-08-04基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项“水力机械腐蚀测试系2浑水泥沙浓度测量问题概述统研制”（2011YQ070049）。作者简介：陆力（1959-），男，教授级高级工程师，从事水力机械浓度是常用于区分两种（或两种以上）可以相互设计及研究工作。70水电站机电技术

6、第38卷理和方法，发现和解决测量中遇到的障碍及问题，探影响向外侧偏移，造成和水流动方向的不一致，也造索、研究更精确的测试方法，开发、设计新型的测试成浓度分布的不均匀。所有这些都会对浓度造成影设备，以确保浑水浓度的测量更准确、简便和有效。响，单独靠体积浓度已无法全面、准确地表达流动状[4]况下的浑水浓度，有必要引入流量浓度这一概念。3各种浓度定义及其差别所谓的流量浓度Q，是指浑水中固体颗粒体积3.1静止浑水中的体积浓度和质量浓度流量（单位时间内通过的固体颗粒体积）S与浑水’在静止的浑水中，体积浓度V是固体颗粒所总流量（单位时间内通过的固液两相流总体积）之占体积S和

7、浑水总容积之比：比，即’V=S/V（1）Q=S/（6）’而质量浓度M则是固体颗粒质量S和浑水在文献[5]中，称该比例系数Q为“输送体积浓总质量之比：度”，而将本文定义的体积浓度（VV=S/）称为“当’M=S/（2）地体积浓度”。在常规的浓度测量中，为减小温度、压力等对体3.3体积浓度和流量浓度的关系积的影响，多采用质量浓度。但是，在浑水浓度测量可采用图１的示意图来说明流动状态下体积中，由于固体颗粒的密度随温度和压力变化非常小，浓度和流量浓度的关系及区别。而清水（以下通用“水”表示）的密度在常规压力和温如图1a所示，如假定过流断面面积为，固体度下随二者变化也不大，

8、故大多采用体积浓度。在这