小管道沸腾过程在线监测新方法研究

• 作 者: 叶鑫
• 出 处: 浙江大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 小管道 沸腾过程在线监测 气液两相流 非接触式电导检测技术 模拟电感技术 模式识别

沸腾传热作为一种广泛应用于工业领域小管道的高效换热方式受到越来越多的关注与研究。小管道是属于常规管道与微管道间的过渡管道,小管道沸腾是一种常见的工业现象。随着现代工业的快速发展以及对设备小型化与集成化需求的日益明显,各种类型的小管道换热器在诸多领域应用广泛。沸腾传热是两相流传热的主要形式,而沸腾传热过程中的气泡行为是影响沸腾传热机制的重要因素,沸腾过程中不同的沸腾状态对换热器的换热特性及安全性有着重大影响。因此,小管道沸腾过程的在线监测对于小管道换热器的传热效率和运行稳定性具有重要的现实意义与应用价值。目前,无论是在关于小管道沸腾过程的机理研究还是工业应用中,传统监测手段易受到多种应用条件的限制,且仍然不能满足日益增长的实际需求。本学位论文拟引入非接触式电导检测(Contactless Conductivity Detection,CCD)技术与模拟电感技术,并结合模式识别理论,开展小管道沸腾过程在线监测新方法研究。本学位论文中的主要创新点和贡献如下:1.小管道沸腾过程电学特性仿真研究。本文基于CCD技术,首次提出在小管道沸腾过程领域采用电学手段进行监测的方法。利用仿真软件建立小管道沸腾过程理论仿真模型,并对采用电学手段进行在线监测的可行性进行了初步研究。由于小管道沸腾过程状态变化是一个快速的过程,本文利用高速摄像机对小管道内沸腾过程进行实时拍摄,实拍图像作为标定为仿真提供参考。2.基于新型模拟电感的新型CCD传感器研发。本文设计了一种新型模拟电感模块,其克服了传统模拟电感的不足,且能有效替代实际电感。基于串联谐振原理与模拟电感技术,研发了 一种新型的适用于小管道沸腾过程监测的CCD传感器。相应的信号处理电路根据实际需求采取了特别的优化与设计。3.小管道沸腾过程的状态辨识方法研究。本文将模拟电感技术、CCD技术与模式识别理论相结合,提出了一种适用于小管道沸腾过程在线监测的新方法。对新型CCD传感器获取的反映小管道沸腾过程的电学信号进行特征提取,结合不同的模式识别算法对不同内径的小管道进行了沸腾过程在线监测与状态辨识实验。实验结果表明,本文所提出的新方法是可行有效的,利用有监督分类算法对小管道沸腾过程进行状态分类的准确度可以达到90%以上。