一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置的制作方法

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及两相流测量技术领域，具体而言，涉及一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置。背景技术：2.自然界中两相流现象普遍存在，存在于化工、航空航天、核能等领域。相比于单相对流换热而言，沸腾传热具有更高的换热能力，因此被广泛应用于高热流密度换热系统。然而，汽相行为对于传热过程有着关键影响，可能诱发沸腾危机，即传热恶化，严重至出现烧毁。因此，汽液两相流的测量对于换热系统安全性和经济型评估至关重要。此外，汽液两相流具有很强的随机性和复杂性，流动沸腾传热实验中汽液两相流的测量，可为传热过程机理及两相相间特性研究提供基础数据，为工程应用奠定理论基础。现有的技术主要是应用于绝热两相实验测试，比如空气-水两相测量，无法对直接加热条件下的汽液两相流进行高分辨率的精准的测量。技术实现要素：3.为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置，可对直接加热条件下的汽液两相流进行高分辨率的精准的测量，实现流道截面相态信息的实时可视化监测。4.本发明的实施例是这样实现的：5.本发明实施例提供一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置，包括底座和电极丝，上述底座上设置有与外部设备配合的连接通孔，上述底座内设置有芯体和位于上述芯体上下两侧的绝缘环，上述底座和上述芯体上均开设有供导电发热棒穿过的第一通孔，上述底座的侧面上开设有多个电极丝引孔，多根上述电极丝分别穿过各个上述电极丝引孔与上述芯体共同形成测量体；上述测量体包括发射层和接收层；6.还包括激励模块、信号采集模块、电流电压转换模块；上述发射层的电极丝与激励模块连接，上述接收层的电极丝与上述信号采集模块连接，上述信号采集模块还与上述电流电压转换模块连接。7.该用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置的工作原理如下：8.本装置包括底座、芯体、绝缘环等连接件，还包括电极丝，通过各个元件的配合构成测量体，包括发射层和接收层，两层的交点构成测量装置的测点，多点构成测点阵列；该装置还包括激励模块、信号采集模块、电流电压转换模块等模块，通过各个模块与发射层和接收层的电极丝相互配合实现精准的汽液两相流测量。发射层的电极丝与激励模块连接，接收层的电极丝与信号采集模块连接，在发射层完成激励，在接收层循环获取响应电流信号，经过电流电压转换模块，获得放大的电压信号，各个发射层的电极丝与接收层的电极丝交叉点处流动介质的电容或电导率不同，导致其电压信号的不同，选择合适的阈值，从而分辨汽液信息，进而可通过重构算法得到流道截面的汽液分布，以及截面含汽率。本发明可对直接加热条件下的汽液两相流进行高分辨率的精准的测量，实现流道截面相态信息的实时可视化监测。9.在本发明的一些实施例中，上述底座顶部设置有压盖。10.在本发明的一些实施例中，上述压盖上设置有密封层。11.在本发明的一些实施例中，上述电极丝引孔内设置有绝缘套管。12.在本发明的一些实施例中，上述发射层与上述接收层的间距为1.5mm-2.5mm。13.在本发明的一些实施例中，上述电极丝的直径为0.15mm-0.25mm。14.在本发明的一些实施例中，上述发射层与上述接收层的交点为测量点，多个测量点构成测点阵列。15.在本发明的一些实施例中，上述第一通孔开设于上述底座的正中心。16.在本发明的一些实施例中，上述底座底部设置有密封层。17.在本发明的一些实施例中，上述电极丝为不锈钢电极丝。18.本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：19.本发明实施例提供一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置，本装置包括底座、芯体、绝缘环等连接件，还包括电极丝，通过各个元件的配合构成测量体，包括发射层和接收层，两层的交点构成测量装置的测点，多点构成测点阵列；该装置还包括激励模块、信号采集模块、电流电压转换模块等模块，通过各个模块与发射层和接收层的电极丝相互配合实现精准的汽液两相流测量。发射层的电极丝与激励模块连接，接收层的电极丝与信号采集模块连接，在发射层完成激励，在接收层循环获取响应电流信号，经过电流电压转换模块，获得放大的电压信号，各个发射层的电极丝与接收层的电极丝交叉点处流动介质的电容或电导率不同，导致其电压信号的不同，选择合适的阈值，从而分辨汽液信息，进而可通过重构算法得到流道截面的汽液分布，以及截面含汽率。本发明可对直接加热条件下的汽液两相流进行高分辨率的精准的测量，实现流道截面相态信息的实时可视化监测。附图说明20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。21.图1为本发明实施例一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置中底座的俯视图；22.图2为本发明实施例一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置中底座的剖视图；23.图3为本发明实施例一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置中底座的侧视图；24.图4为本发明实施例一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置的原理框图。25.附图标记说明：10、底座；11、连接通孔；12、第一通孔；13、电极丝引孔；20、芯体；21、电极丝；30、绝缘环；40、压盖；50、激励模块；60、信号采集模块；70、电流电压转换模块。具体实施方式26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。27.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。29.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。30.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”等，其仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。31.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。32.在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。33.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。34.实施例：35.如图1-图4所示，本发明实施例提供一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置，包括底座10和电极丝21，上述底座10上设置有与外部设备配合的连接通孔11，上述底座10内设置有芯体20和位于上述芯体20上下两侧的绝缘环30，上述底座10和上述芯体20上均开设有供导电发热棒穿过的第一通孔12，上述底座10的侧面上开设有多个电极丝引孔13，多根上述电极丝21分别穿过各个上述电极丝引孔13与上述芯体20共同形成测量体；上述测量体包括发射层和接收层；36.还包括激励模块50、信号采集模块60、电流电压转换模块70；上述发射层的电极丝21与激励模块50连接，上述接收层的电极丝21与上述信号采集模块60连接，上述信号采集模块60还与上述电流电压转换模块70连接。37.该用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置的工作原理如下：38.本装置包括底座10、芯体20、绝缘环30等连接件，还包括芯体20上不同方向穿插的多根电极丝21，通过各个元件的配合构成测量体，包括发射层和接收层，两层的交点构成测量装置的测点，多点构成测点阵列；该装置还包括激励模块50、信号采集模块60、电流电压转换模块70等模块，通过各个模块与发射层和接收层的电极丝21相互配合实现精准的汽液两相流测量。发射层的电极丝21与激励模块50连接，接收层的电极丝21与信号采集模块60连接，在发射层完成激励，在接收层循环获取响应电流信号，经过电流电压转换模块70，获得放大的电压信号，各个发射层的电极丝21与接收层的电极丝21交叉点处流动介质的电容或电导率不同，导致其电压信号的不同，选择合适的阈值，从而分辨汽液信息，基于电压信号不同分为高低电压，从而区分汽液相；上述阈值是指一个界限，比如大于预置的数值则认为是汽相，小于预置的数值则认定为液相。进而可通过重构算法得到流道截面的汽液分布，以及截面含汽率。39.上述用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置与外部传热实验设备配合使用，将外部设备插接在底座10四周开设的连接通孔11内，实现与外部设备与本汽液两相流测量装置的连接，进而通过本汽液两相流测量装置对实验中的汽液两相流进行精准测量，可以实现实时的数据测量。40.本发明可对直接加热条件下的汽液两相流进行高分辨率的精准的测量，实现流道截面相态信息的实时可视化监测。41.在本发明的一些实施例中，上述底座10顶部设置有压盖40。42.为了进一步保证实验的有效进行，通过压盖40对底座10进行压紧，进而对其起到稳固作用。43.在本发明的一些实施例中，上述压盖40上设置有密封层。44.为了进一步保证实验效果，避免外界环境干扰，在压盖40上设置有密封层，形成密封面，保证内部测量环境。45.在本发明的一些实施例中，上述电极丝引孔13内设置有绝缘套管。46.为了防止电极丝21在进行测量时发生漏电等危险情况，在与电极丝21配合的电极丝引孔13内配置有绝缘套管，避免发生触电危险。47.在本发明的一些实施例中，上述发射层与上述接收层的间距为1.5mm-2.5mm。48.芯体20不同方向穿插多根电极丝21，进而形成一个测量体，测量体分为上下两层，包括发射层和接收层，两层之间的层间距控制在1.5mm-2.5mm，其中更为优选的是将层间距设置为2mm，据实验数据得出，基于该2mm的层间距此时的电流信号最强，可采集得到更为精准的数据，进而可有效提高测量的精准度。49.在本发明的一些实施例中，上述电极丝21的直径为0.15mm-0.25mm。50.为了进一步保证测量信号的强度，选取直径为0.15mm-0.25mm的电极丝21作为测量部件，其中更为优选的是选取直径为0.2mm的电极丝21，据实验数据得出，基于该0.2mm的电极丝21进行测量，此时的电流信号最强，可采集得到更为精准的数据，进而可有效提高测量的精准度。51.在本发明的一些实施例中，上述发射层与上述接收层的交点为测量点，多个测量点构成测点阵列。52.为了保证数据测量的精准性，将发射层与接收层的交点作为测量点，选取多个交点进而构成测点阵列，进而对数据进行采集测量，大大提高测量效果。53.在本发明的一些实施例中，上述第一通孔12开设于上述底座10的正中心。54.在底座10的正中心开设供导电发热棒穿过的第一通孔12，基于此将芯体20也设置在内部正中心，保证汽液在底座10内部左右两侧穿过的体积相等，进而提高测量的效果。55.在本发明的一些实施例中，上述底座10底部设置有密封层。56.为了满足实际的实验测量环境需求，在底座10的底部设置密封层，形成密封面，进而保证底座10内部的测量环境的密封性，避免外界环境的干扰，进而提高测量的精准度。57.在本发明的一些实施例中，上述电极丝21为不锈钢电极丝21。58.为了提高电极丝21的使用寿命，选取不锈钢材质制成的不锈钢电极丝21作为本汽液两相流测量装置中的测量部件，保证实验效果的同时还可有效节约实验耗材。59.综上，本发明的实施例提供一种用于直接加热条件下的汽液两相流测量装置，该汽液两相流测量装置与外部传热实验设备配合使用，将外部设备插接在底座10四周开设的连接通孔11内，实现与外部设备与本汽液两相流测量装置的连接，进而通过本汽液两相流测量装置对实验中的汽液两相流进行精准测量，可以实现实时的数据测量。该装置包括底座10、芯体20、绝缘环30、压盖40等连接件，还包括电极丝21，通过各个元件的配合构成测量体，包括发射层和接收层，两层的交点构成测量装置的测点，多点构成测点阵列；该装置还包括激励模块50、信号采集模块60、电流电压转换模块70等模块，通过各个模块与发射层和接收层的电极丝21相互配合实现精准的汽液两相流测量。发射层的电极丝21与激励模块50连接，接收层的电极丝21与信号采集模块60连接，在发射层完成激励，在接收层循环获取响应电流信号，经过电流电压转换模块70，获得放大的电压信号，各个发射层的电极丝21与接收层的电极丝21交叉点处流动介质的电容或电导率不同，导致其电压信号的不同，选择合适的阈值，从而分辨汽液信息，进而可通过重构算法得到流道截面的汽液分布，以及截面含汽率。将发射层和接收层的层间距设置为2mm，并选取直径为0.2mm的电极丝21作为测量部件，基于该2mm的层间距和0.2mm的电极丝21进行测量，此时的电流信号最强，可采集得到更为精准的数据，进而可有效提高测量的精准度。本汽液两相流测量装置中的底座10和压盖40分别可根据安装环境配套密封面(密封层)，通过螺母进行连接，实现密封，保证实验环境，提高实验测量效果。本发明可对直接加热条件下的汽液两相流进行高分辨率的精准的测量，实现流道截面相态信息的实时可视化监测。60.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。61.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。









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