氣-固兩相流離散相濃度電容傳感器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氣/固兩相流體系越來越廣泛的存在于現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，如電廠發(fā)電、鋼鐵冶金、流化床反應(yīng)裝置中的氣/固兩相流以及糧食的氣力輸送等，它們都涉及到氣固兩相流體系。氣/固兩相流各種流動(dòng)參數(shù)的精確測(cè)量與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)都關(guān)系到生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運(yùn)行以及產(chǎn)品質(zhì)量的高低。由于氣/固兩相流屬于復(fù)雜流動(dòng)體系，其流動(dòng)參數(shù)的檢測(cè)一直以來都是一項(xiàng)亟待解決的技術(shù)難題。
　　電容法檢測(cè)濃度是利用兩相流流過電容時(shí)介電常數(shù)改變的原理來測(cè)量氣/固兩相流離散相

2、濃度的，具有非輻射、非侵入、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適用范圍廣、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)過程中具有良好的應(yīng)用前景。但離實(shí)際應(yīng)用尚有很大距離，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及應(yīng)用上還存在不少問題和難點(diǎn)，有待進(jìn)一步研究。
　　本文針對(duì)電容法在氣/固兩相流固相濃度參數(shù)檢測(cè)中存在的問題進(jìn)行深入研究，氣/固兩相流固相的流型及分布在管道中的復(fù)雜變化對(duì)具有軟場(chǎng)特性的電容檢測(cè)場(chǎng)造成較大的輸出誤差；極稀相的固相濃度引起的電容變化量非常微小難以識(shí)別，因此本論文嘗

3、試解決以上兩個(gè)問題。
　　首先，為使電容值變化僅與氣/固兩相流流過傳感器模型的固相濃度變化有關(guān)，嘗試尋找一個(gè)靈敏度均勻的電容傳感器模型，通過對(duì)電容檢測(cè)場(chǎng)特性的了解和學(xué)習(xí)，以及對(duì)目前流行的螺旋電極電容傳感器模型進(jìn)行數(shù)學(xué)建模分析和參數(shù)優(yōu)化，并利用大型有限元分析軟件 ANSYS對(duì)參數(shù)優(yōu)化后的電容模型的檢測(cè)場(chǎng)均勻性進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了該模型具有較均勻的電容檢測(cè)場(chǎng)。
　　其次，為對(duì)由極稀相的固相濃度引起的微小電容變化量進(jìn)行采集，以及結(jié)合互