专利名称：一种基于光电技术的气泡测速系统的制作方法
技术领域：
本发明属化学工程领域，涉及一种基于光电技术的气液两相流的气泡速度测量系统。
背景技术：
气液两相流广泛存在于动力设备、核反应堆、石油化工、废热利用、节能装置、制冷等领域中。微尺度下受限空间内的气液两相流和沸腾传热广泛应用于高密热流器件的冷却，例微型换热器成功地解决了集成电路大规模和超大规模化所带来的“热障”问题。此外，高能X射线诊断设备，航天系统的高热流换热器和卫星的冷却系统都需要气液两相流微换热器。此外，气液两相流和气-液-固三相流在化工过程中也较为常见，而它们的流型强烈影响到反应器的质量传递和热量传递性能，最终影响反应体系的选择性和收率。研究微通道内气液两相流的离不开对气泡行为的研究。前人的研究发现，微通道内的气液两相流可以形成泡状流(Bubbly flow)、弹状流(Slug flow)、搅拌流(Chumflow)、环状流(Annular flow)。研究毛细管或毫米级通道内的气液两相流是最近二十年来的热点，研究发现无论是垂直放置还是水平放置的管道，弹状流(Taylor flow)的传质效果最佳，由弹状流衍生的二次环流强化了径向传质。在研究弹状流的过程中，需要测定气泡和液弹的速度，这对判定弹状流发生的条件极为重要。Bercic和Pintar于1997提出了估算单一微通道内液侧传质系数k^a的经验方程式:
权利要求
1.一种基于光电技术的气泡测速系统，其特征在于，它包括进气管(I)、进液管(2)、储液缓冲器(3)、微通道(4)、激光二极管(5)、稳恒直流电源(6)、光电转换接收器(7)、放大电路(8)、USB数据采集器(9)和计算机(10)。实验气体经过进气管与来自储液缓冲器的实验液体接触，在微通道内形成气液两相流，透明微通道两侧分别设有激光二极管和光电转换接收器，激光二极管采用稳恒直流电源供电，光电转换接收器依次与放大电路、USB数据采集器和计算机相接。
2.根据权利要求1所述的气泡测速系统，其特征在于，采用的光电转换接收器可以是光敏电阻，光电池，也可以是光敏二极管。
3.根据权利要求1所述的气泡测速系统，其特征在于，采用的稳恒直流电源具有很好的滤波性能，特别是减小50Hz的背景干扰的影响，提高对气泡的电压波形分析的正确性，进而保证气泡测速结果的准确性。
4.根据权利要求1所述的气泡测速系统，其特征在于，采用的USB数据采集器为多通道采集器，可以实时采集两路以上的数据。根据测量精度需要，可以通过软件设置采集频率。
5.根据权利要求1所述的气泡测速系统，其特征在于，测速采用的工作液体可以是水、乙醇水溶液或者是其他具有光吸收响应的物质的液体或溶液。
6.根据权利要求1所述的气泡测速系统，其特征在于，本发明适用于水平放置、竖直放置以及任意倾斜角度的透明管道中的气泡流。
7.根据权利要求1所述的气泡测速系统，其特征在于，微通道的截面可以是圆形、矩形、三角形。
全文摘要
本发明公开了一种基于光电技术的气液两相流的气泡速度测量系统，它适用于研究微通道内的传热、传质以及化学反应过程中两相流的行为。这个系统包括进气管、进液管、储液缓冲器、微通道、激光二极管、稳恒直流电源、光电转换接收器、放大电路、USB数据采集器和计算机。本发明利用光电转换接收器感应由激光二极管发出的光信号，将光信号转换为电压信号，经放大电路放大后，通过数据采集器转变为数字信号输入到计算机。根据信号的时间坐标，计算出同一个气泡经历特定距离的速度。
文档编号G01P5/18GK103185808SQ20121009840
公开日2013年7月3日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者胡万鹏, 谢亚杰, 王斌 申请人:嘉兴学院