电容耦合式非接触电导测量技术在气液两相流参数测量中的应用研究控制科学与工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 致谢致 致谢 致 谢 论文完成之际，首先对我的导师黄志尧教授表示感谢。五年中，黄老师在科研工作 和个人成长方面都给予了很大的指导和帮助。从研究课题的选定、相关领域知识的积累， 到具体方案和技术路线的制定、对实验数据的处理，以及学术论文的撰写、学术交流等 等，黄老师的细心指导和谆谆教诲无处不在，不断加深了我对科研的认识和兴趣，使我 从一个对科研懵懵懂懂的本科生逐渐成长为了具备独立科研能力的博士生。跟随黄老师 的五年里学习到的科研方法、写作技巧、不断提升的科研能力、独立处事能力，都是让 我受益一生的宝贵财富。同时，黄老师渊博的专业知识、对待科研的严谨态度以及不断 创新的精神都为我树立了榜样，激励我在今后的人生道路上不断进步。 感谢王保良教授和冀海峰副教授，五年的学习生活中，两位老师都不断给予关心、 指导和帮助。王老师专业的硬件知识和勤勉的科研精神、冀老师随和的性格和踏实的工 作态度，也都让我受益匪浅。 感谢控制系仪表所各位老师的关心和指导。 感谢李霞、孟振振、王磊、龙军、周鑫淼、徐晓辉、张立伟、夏宇庆、傅三富、黄 刚、张伟波、孙兆兵、胡缘渊等师兄师姐在科研中的指导以及在生活中的帮助。感谢高 学敏、许文博、傅种、徐升继、姚亚、汤爱中等同届的伙伴以及常亚、李忠柱、龚和、 柴马竟、姜北、毛德建、谭梧浩、杨世杰、林狮、吕颖超、李华军、许威威、范昊、李 先上、陈震旦、周莹、姜燕丹、桂中宝、郑小虎、宋悦、孙宏博、刘丹丹、张凯、李萍、 周天一等师弟师妹的帮助和陪伴。祝愿大家事业有成、生活美满。 最后，我要特别感谢我的父母。感谢他们的辛苦养育之恩以及在我二十年的求学道 路中时刻给予的支持和关心，我所取得的每一次进步和每一份成就都凝聚着他们的心 血。谨在此表达我最真诚的谢意，祝愿父母身体健康。 周颖 2015年9月30日于求是园 浙江大学博士学位论文 摘要摘 摘要 摘 要 气液两相流在自然界及石油、能源、电力、化工与制药等众多工业生产过程中广泛 存在，其参数的准确测量对气液两相流机理研究和相关生产过程的运行状态监测、过程 控制及节能增效等都有着非常重要的作用。然而，由于气液两相流系统的复杂性与随机 性，其参数测量难度大，一直是科研及工业领域中长期没能得到很好解决的难题。 电容耦合式非接触电导测量(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection，C4D)技术是一种新型的电导检测技术，具有非接触的特点，避免了传统接 触式电导测量中的电极极化、电化学腐蚀、电极污染等问题，为解决气液两相流参数测 量问题提供了一条新的思路。本课题组已就C4D技术在气液两相流中的应用进行了初步 的尝试，本学位论文在课题组已有研究的基础上，进一步对C4D技术在气液两相流参数 测量中的应用可行性及潜力进行探究，研究工作围绕毫米级管道展开，重点针对流速和 相含率测量问题。 本学位论文中的主要创新点与贡献如下： 1、研发了两种适用于毫米级管径气液两相流参数测量的新型C4D传感器——新型 五电极c4D传感器和新型三电极C4D传感器。两种传感器分别借鉴Laugere等提出的基 于电压差测量的方法和本课题组提出的基于串联谐振的方法来避免或消除耦合电容的 不利影响。电导测量实验结果表明，新研发的两种传感器是成功的，多种毫米级管道(内 径分别为1．8 mm、2．8 1Tim、3．9 mm、5．3 nlm和6．1 mm)下，电导率测量的相对误差分 别可小于6％和5％。相对传统C4D传感器，两种新研发C4D传感器的电导测量范围与 测量灵敏度均得到了改善。其中，新型三电极C4D传感器的性能(电导测量范围、灵敏 度、稳定度和抗干扰能力)更好。 2、研究了C4D技术在毫米级管道内气液两相流流速测量中的应用可行性和潜力， 结合互相关技术，提出了基于C4D技术的气液两相流流速测量新方法。该方法采用新研 发的C4D传感器测取上、下游气液两相流流体电导信号，对两组信号进行互相关运算得 到两信号之间的渡越时间，结合预先确定的校正系数，计算得出流速。为验证所提出流 速测量方法的有效性，针对单个气泡以及典型泡状流和段塞流流型进行了流速测量实 验，并分别对新型五电极C4D传感器及新型三电极C4D传感器的流速测量性能进行了 研究。实验结果表明，C4D技术能够成功地应用于气液两相流流速测量，具有很好的应 T1T 浙江大学博士学位论文用潜力。所提出的结合C4D技术与互相关技术的流速测量新方法是有效的，五种管道(内 浙江大学博士学位论文 用潜力。所提出的结合C4D技术与互相关技术的流速测量新方法是有效的，五种管道(内 径分别是1．8 mm、2．8 mm、3．9 mm、5．3 mm及6．1 mm)下流速测量的精度均令人满意， 采用五电极C4D传感