專利名稱：一種基于光電技術(shù)的氣泡測(cè)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化學(xué)工程領(lǐng)域，涉及一種基于光電技術(shù)的氣液兩相流的氣泡速度測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣液兩相流廣泛存在于動(dòng)力設(shè)備、核反應(yīng)堆、石油化工、廢熱利用、節(jié)能裝置、制冷等領(lǐng)域中。微尺度下受限空間內(nèi)的氣液兩相流和沸騰傳熱廣泛應(yīng)用于高密熱流器件的冷卻，例微型換熱器成功地解決了集成電路大規(guī)模和超大規(guī)?；鶐?lái)的“熱障”問(wèn)題。此外，高能X射線診斷設(shè)備，航天系統(tǒng)的高熱流換熱器和衛(wèi)星的冷卻系統(tǒng)都需要?dú)庖簝上嗔魑Q熱器。此外，氣液兩相流和氣-液-固三相流在化工過(guò)程中也較為常見(jiàn)，而它們的流型強(qiáng)烈影響到反應(yīng)器的質(zhì)量傳遞和熱量傳遞性能，最終影響反應(yīng)體系的選擇性和收率。研究微通道內(nèi)氣液兩相流的離不開(kāi)對(duì)氣泡行為的研究。前人的研究發(fā)現(xiàn)，微通道內(nèi)的氣液兩相流可以形成泡狀流(Bubbly flow)、彈狀流(Slug flow)、攪拌流(Chumflow)、環(huán)狀流(Annular flow)。研究毛細(xì)管或毫米級(jí)通道內(nèi)的氣液兩相流是最近二十年來(lái)的熱點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)無(wú)論是垂直放置還是水平放置的管道，彈狀流(Taylor flow)的傳質(zhì)效果最佳，由彈狀流衍生的二次環(huán)流強(qiáng)化了徑向傳質(zhì)。在研究彈狀流的過(guò)程中，需要測(cè)定氣泡和液彈的速度，這對(duì)判定彈狀流發(fā)生的條件極為重要。Bercic和Pintar于1997提出了估算單一微通道內(nèi)液側(cè)傳質(zhì)系數(shù)k^a的經(jīng)驗(yàn)方程式:
權(quán)利要求
1.一種基于光電技術(shù)的氣泡測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，它包括進(jìn)氣管(I)、進(jìn)液管(2)、儲(chǔ)液緩沖器(3)、微通道(4)、激光二極管(5)、穩(wěn)恒直流電源(6)、光電轉(zhuǎn)換接收器(7)、放大電路(8)、USB數(shù)據(jù)采集器(9)和計(jì)算機(jī)(10)。實(shí)驗(yàn)氣體經(jīng)過(guò)進(jìn)氣管與來(lái)自儲(chǔ)液緩沖器的實(shí)驗(yàn)液體接觸，在微通道內(nèi)形成氣液兩相流，透明微通道兩側(cè)分別設(shè)有激光二極管和光電轉(zhuǎn)換接收器，激光二極管采用穩(wěn)恒直流電源供電，光電轉(zhuǎn)換接收器依次與放大電路、USB數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，采用的光電轉(zhuǎn)換接收器可以是光敏電阻，光電池，也可以是光敏二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，采用的穩(wěn)恒直流電源具有很好的濾波性能，特別是減小50Hz的背景干擾的影響，提高對(duì)氣泡的電壓波形分析的正確性，進(jìn)而保證氣泡測(cè)速結(jié)果的準(zhǔn)確性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，采用的USB數(shù)據(jù)采集器為多通道采集器，可以實(shí)時(shí)采集兩路以上的數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量精度需要，可以通過(guò)軟件設(shè)置采集頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)速采用的工作液體可以是水、乙醇水溶液或者是其他具有光吸收響應(yīng)的物質(zhì)的液體或溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，本發(fā)明適用于水平放置、豎直放置以及任意傾斜角度的透明管道中的氣泡流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，微通道的截面可以是圓形、矩形、三角形。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光電技術(shù)的氣液兩相流的氣泡速度測(cè)量系統(tǒng)，它適用于研究微通道內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中兩相流的行為。這個(gè)系統(tǒng)包括進(jìn)氣管、進(jìn)液管、儲(chǔ)液緩沖器、微通道、激光二極管、穩(wěn)恒直流電源、光電轉(zhuǎn)換接收器、放大電路、USB數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)。本發(fā)明利用光電轉(zhuǎn)換接收器感應(yīng)由激光二極管發(fā)出的光信號(hào)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大電路放大后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)。根據(jù)信號(hào)的時(shí)間坐標(biāo)，計(jì)算出同一個(gè)氣泡經(jīng)歷特定距離的速度。
文檔編號(hào)G01P5/18GK103185808SQ20121009840
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者胡萬(wàn)鵬, 謝亞杰, 王斌 申請(qǐng)人:嘉興學(xué)院