(2)超声波多次回波反射法:超声波在一侧壁面内的多次反射确定两相流的声阻抗值,从一侧壁面通过两相流到另一侧壁面再反射回来的二次回波时差确定两相流巾声速,对这两个数据采用超声多次l旦1波测埭理沦进行处理,可以得到两相流密度和浓度。不同浓度下的水煤浆实验结果表明,该方法测萌得到的结果与理论值较为吻合。并且超声波多次I璺l波反射法的测量装置具有结构简单,非侵入式测量,实时处理数据以及不受超声发射功率影响等优势,适合高浓度两相流密度和浓度的在线测量[17]。
同时,从颗粒两相流超声波动理论出发,提出多信号融合概念,采用单次和多次反射法同时测量颗粒两相流中高频宽带超声波声阻抗、声速和声衰减谱,获取了颗粒两相流系统中密度、浓度、粒径信息.基于该理论研制了可用于同时测量高浓度颗粒两相流密度、浓度、粒径的装置.高浓度水煤浆颗粒两相流测量结果显示,测量密度、浓度与平均粒径与标准对比较为吻合[18]。
(3)气粉混合物固相浓度的声速法测量:现有的超声法与微波法以及光学衰减法的原理相同,都是利用信号衰减值与固相浓度相关来完成测量,它们的缺点也是类似的:对流动结构和粒度分布敏感。声速法是利用不同固相浓度条件下具有不同的声速来完成相浓度测量。与现有的各种方法相比,它具有一些特殊的优点,比如测量结果与固相成分、颗粒的粒度分布以及当地流速无关;自清洁作用可防止传感器污染;没有堵塞问题;平行于管道壁面安装从而减轻磨损等。从在线测量的要求来看,气固两相流动的相浓度测量技术当前仍然处于工程意义上的不成熟阶段[19]。
3 近期多相流过程层析成像技术的发展:
多相流动广泛存在于动力、石油、化工、核能、食品和医学等多个领域。与单相流动相比,多相流动相间存在着界面效应和相间速度,其流动特性更加复杂多变,因此要建立可靠的多相流动力学模型,并对多相流动过程进行预测、设计及控制,必须解决多相流动过程中的参数检测问题过程层析成像技术在多相流参数检测中用途广泛,具体表现在:(1)提供被测流体在流体管道某一横截面的实时图像,用于识别与判断流型及确定相间界面;(2)用于确定多相流体各相组分在容器或管道中的局部浓度分布,进一步处理分析可得到各相组分的总浓度;(4)确定离散相的颗粒尺寸和运动轨迹等微尺度参数;(5)将过程层析成像技术与相关流速测量技术相结合,可实现对多相流体的总流量、各分相流量的测量及流体在管道横截面上速度分布的实时测量[20]。
近年来,过程层析成像技术主要有核子(X射线、、γ射线、中子射线、正电子、光子)、超声波、电学(电阻、电容、电磁感应)、光学及核磁共振过程层析成像技术等几类十余种。各种不同的过程层析成像技术的选择基于时间及空间分辨率的考虑以满足多相流参数检测的需要。 其中, 对超声波过程层析成像开始文献综述
于20世纪80年代,是目前广泛研究的一种过程层析成像技术,它以超声波作为扫描源,利用被测介质对入射声波的吸收和散射效应所引起的声波衰减、声波在不均匀介质中传播,其速度随介质不同而发生的变化或不均匀介质对散射声波的幅值和相位的影响的原理,从不同角度和方向扫描以获取管道或容器横截面的实时图像[21]。
实行 综上所述,超声法是一种非辐射性技术、安全性高、可防磨、防止探头污染、很有发展前景的测量方法。在两相流、多相流测量领域应用广泛,但是,由于超声波在介质中传播速度慢的固有特性,因此在及时应用中,不能忽略超声波存在实时性问题,这就需要对超声波传感器性能作深入研究,同时研究不同温度对超声波传感器的性能影响对测量的精确度也有不容小觑的作用。