所述的固相流量測量系 統的輸入管道上加設一氣體流量計,用于測量氣體的質量流量Mg (單位為Kg/s),按照方程 ④
[0028] 分別計算出工況一和工況二下的流出系數Ci、C2,并計算對應的雷諾數R ei、Re2,代 入公式③中計算得到系數a、b ;方程④中,APgas = PrP2 (壓力單位為Pa),pg為氣相密度 (單位為Kg/m3),A2為文丘里管喉段處的橫截面積,A 2 = 0 ,其中&為文丘里管收縮段入 口處的橫截面積(單位為m2);
[0029] 方程①中,m為靈敏度系數,它是修正斯托克斯數St的函數,函數關系為公式⑤:
[0030] m=f(St)=cStd⑤
[0031] 公式⑤中,修正斯托克斯數St按照如下公式計算:
,其中ds是顆粒直徑(單位為m),L。和Lt分別是所 述文丘里管的收縮段和喉段的長度(單位為m);
[0032] 公式⑤中,系數c、d按照如下方法確定:采用所述的固相流量測量系統采集所述 工況一、所述工況二下氣固混合流的測試數據,并在所述的固相流量測量系統的輸入管道 上加設一氣體流量計和一重量測量裝置,按照公式⑥得一個m與Z的方程:
[0034] 公式⑥中,APgas值(壓力單位為Pa)同公式④,A?^值(壓力單位為Pa)的計算 方法同公式④;按照公式Ms =ZMg計算得質量比Z,其中Mg值由所述氣體流量計測得,Ms值 由所述重量測量裝置測得,在公式⑥中,計算出兩組m值,并按照修正斯托克斯數St的計算 公式,計算出兩組St值,再代入公式⑤,即可計算出系數c、d。
[0035] 本發明提供的固相流量連續測量系統與測量方法較佳地適用于不同壓力下密相 氣力輸送體系,所述的密相氣力輸送體系的輸送介質較佳地為粉體物料,更佳地為煤粉、石 油焦粉或生物質粉料;所述的密相氣力輸送體系的氣體介質較佳地為壓縮空氣、氮氣或二 氧化碳。
[0036] 當所述的密相氣力輸送體系的輸送介質為煤粉時,所述的流量測量系統與測量方 法較佳地適用于壓力范圍0~lOMPa、濃度范圍50~513Kg/m3的情況,尤其適用于200~ 500Kg/m3的濃度范圍。
[0037] 本發明中,所述的入口處、出口處均是相對于氣固相流依次通過所述輸入管道、所 述文丘里管和所述輸出管道的順序而言的。
[0038] 本發明中,所述的文丘里管通過螺紋或法蘭方式與所述輸入管道、所述輸出管道 連接。
[0039] 本發明中,所述的D、d均是指管道的內徑(單位為m)。
[0040] 在符合本領域常識的基礎上,上述各優選條件,可任意組合,即得本發明各較佳實 例。
[0041] 本發明所用試劑和原料均市售可得。
[0042] 本發明的積極進步效果在于:本發明綜合考慮氣力輸送過程中壓力和固氣比的影 響,建立了可適用于不同壓力下的密相氣力輸送體系的文丘里管壓降方程,通過固相流量 測量系統實時連續測量固相流量。本發明的特點是流量測量系統結構簡單、易于安裝、便于 維護、性能穩定、經濟耐用且不受輸送介質物性變化影響,建立的壓降方程突破了傳統低壓 稀相領域的局限,能夠滿足不同壓力密相氣固兩相流的固相流量測試要求。本發明的測量 系統所涉及的儀器儀表技術成熟,應用廣泛。
【附圖說明】
[0043] 圖1為固相流量測量系統示意圖。
[0044] 圖2為文丘里管結構示意圖。
[0045] 圖3是實施例3的粉煤加壓密相氣力輸送工藝的流程圖。
【具體實施方式】
[0046] 下面通過實施例的方式進一步說明本發明,但并不因此將本發明限制在所述的實 施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法,按照常規方法和條件,或按照商 品說明書選擇。
[0047] 下述實施例中,所述的速度傳感器通過互相關算法測量氣固兩相流的顆粒速度。
[0048] 實施例1
[0049] 圖1為本發明的氣力輸送過程的固相流量測量系統的示意圖。所述的固相流量測 量系統包括一輸入管道1、一文丘里管2和一輸出管道3 ;所述輸入管道1、所述文丘里管2 和所述輸出管道3在一條直線上,所述輸入管道1、所述輸出管道3的長度為100D,D為所 述輸入管道1和所述輸出管道3的直徑。圖2為該系統中的文丘里管2的結構示意圖,所 述的文丘里管2包括依次連通的一收縮段201、一喉段202和一擴張段203,所述輸入管道1 與所述收縮段201相連通,所述擴張段203與所述輸出管道3相連通;所述喉段202的長度 L t與所述喉段202的直徑d之比為45 ;所述的固相流量測量系統還包括一流速測量儀4、一 溫度測量儀5、一第一壓力測試儀6和一第二壓力測試儀7 ;其中,所述第一流速測量儀4安 裝于所述輸入管道1上,與所述收縮段201的入口處的距離為用于測量所述收縮段201 的入口處的固相流速V sl ;所述溫度測量儀5安裝于所述輸入管道1上,與所述收縮段201 的入口處的距離為用于測量所述收縮段201的入口處的氣固相溫度;所述第一壓力 測試儀6安裝于所述輸入管道1上,與所述收縮段201的入口處的距離為用于測量所述 收縮段201的入口處的氣相壓力Pi ;所述第二壓力測試儀7安裝于所述喉段202上,與所述 喉段202的入口處的距離為22d,用于測量該處的氣相壓力P2。
[0050] 圖2中,0為所述收縮段201的收縮角,a為所述擴張段203的擴張角,Le、L t、Ld 分別為收縮段201、喉段202和擴張段203的長度。
[0051] 本實施例中,圖1的固相流量測量系統還包括一數據采集系統8,所述數據采集系 統還依次與一 A/D轉換卡9 (模數轉換卡,用于將模擬信號轉換成數字信號)和一計算機10 連接;所述流速測量儀4包括一速度傳感器;所述溫度測量儀5包括一溫度傳感器;所述第 一壓力測試儀6包括一第一壓力傳感器;所述第二壓力測試儀7包括一第二壓力傳感器; 所述速度傳感器、所述溫度傳感器、所述第一壓力傳感器和所述第二壓力傳感器分別與所 述數據采集系統8連接,并將模擬信號輸入至所述數據采集系統8。
[0052] 其中,所述的計算機10還包括存儲模塊和計算模塊,用于實時輸出處理后的固相 流量數據。其中,所述的存儲模塊用于存儲輸入的壓降方程,所述的計算模塊用于將采集到 的流速、壓力和溫度數據代入壓降方程中進一步求解固相流量。
[0053] 實施例2
[0054] 本實施例中的固相流量測量系統的結構示意圖如圖1和圖2所示。其中,密相氣 力輸送過程的固相流量測量方法包括如下步驟:
[0055] (1)建立文丘里管壓降比方程
[0056] 對于圖2所示的文丘里管,對氣固兩相流建立總能量方程:
[0058] 其中,Mg、Ms分別為氣相和固相的質量流量(單位為Kg/s),Pp P2分別為文丘里管 的收縮段入口和喉段處的壓力(單位為N/m2),!^、%分別為文丘里管的收縮段入口和喉段處 的高度(單位為m),P g為氣相密度(單位為Kg/m3),Vgl、Vsl分別為文丘里管的收縮段入口的 氣相、固相的平均速度(單位為m/s),V g2、Vs2分別為文丘里管的喉段處的氣相、固相的平均 速度(單位為m/s),Kg、K s分別為氣相和固相的摩擦系數(無量綱)。對于水平安裝的文丘里 管,高度項(4-氏)為零;對于垂直安裝的文丘里管,高度項(4-氏)是一個常數。為簡化分 析,本實施例中忽略高度項。
[0059] 設文丘里管節流比為3 =d/D,文丘里管壓降AP=PrP2,方程(1)可簡化并轉 變成如下形式:
[0061] 其中,Kg+s=Kg+Ks,Ai為文丘里管的收縮段的入口處的橫截面積。
[0062] 對于氣體單獨流經文丘里管時,氣體的摩擦系數可以作Kg=0的近似處理,有如下 形式:
[0064] 以式(2)除以式(3),設質量固氣比為
則可 得:
[0066] 其中,APmi