氣固兩相流顆粒荷電及流動(dòng)參數(shù)檢測方法研究.pdf

1、氣固兩相流流動(dòng)參數(shù)檢測對(duì)于兩相流體的理論研究以及工業(yè)生產(chǎn)過程的安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行均具有重要意義，但氣固兩相流動(dòng)過程的復(fù)雜性和隨機(jī)性致使其流動(dòng)參數(shù)的檢測難度很大。目前，氣固兩相流檢測技術(shù)己成為多相流研究中的一個(gè)亟待解決的問題。早在20世紀(jì)60、70年代，國外就有將粉體顆粒靜電現(xiàn)象應(yīng)用于顆粒流動(dòng)參數(shù)測量的研究，但靜電傳感技術(shù)在理論和應(yīng)用中都還存在不少問題和難點(diǎn)。本文主要針對(duì)靜電傳感器仿真建模、微弱靜電信號(hào)檢測、靜電傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)以

2、及在氣．固兩相流流動(dòng)參數(shù)(顆粒速度、質(zhì)量流量)和顆粒荷電量的檢測應(yīng)用等方面進(jìn)行了一些較為深入的研究： 首先，在分析現(xiàn)有靜電傳感器理論模型的基礎(chǔ)上，基于點(diǎn)電荷的思想提出了一種改進(jìn)的靜電傳感器測量模型。該模型將傳感器敏感元件的幾何形狀、絕緣管道材料特性以及周圍電磁屏蔽罩的幾何形狀考慮在內(nèi)，更加確切地描述了靜電傳感器的傳感機(jī)理，為靜電傳感器的性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。 其次，利用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)影響靜電傳

3、感器性能的主要因素，包括敏感元件的幾何形狀、絕緣管道材料特性、電磁屏蔽罩的幾何形狀以及固相介質(zhì)的分布等，進(jìn)行了仿真分析。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了靜電傳感器的空間濾波效應(yīng)，并且從理論上分析了絕緣管段靜電化對(duì)靜電傳感器性能的影響。 然后，針對(duì)靜電傳感器輸出信號(hào)微弱，文中設(shè)計(jì)了一種微弱信號(hào)檢測電路。系統(tǒng)地推導(dǎo)了測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)。測試結(jié)果表明：該接口電路具有良好的性能，完全可實(shí)現(xiàn)微弱靜電信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測；

4、測量系統(tǒng)相當(dāng)于一帶通濾波器。 最后，將靜電傳感器測量系統(tǒng)應(yīng)用于顆粒速度、顆粒質(zhì)量流量和顆粒荷電測量上。粉體顆粒自然粒荷電過程十分復(fù)雜，文中利用自行開發(fā)的靜電傳感器，對(duì)加壓密相輸送煤粉顆粒的荷電特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。提出了一種基于靜電傳感器空間濾波效應(yīng)的顆粒平均速度檢測方法，并在理論上分析了靜電傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)、顆粒截面分布、顆粒速度分布、顆粒尺寸、材料種類以及頻率分辨率對(duì)顆粒平均速度測量精度的影響。重力輸送顆粒流實(shí)驗(yàn)裝置和加壓密相氣