专利名称：管流式液固双相流冲刷腐蚀实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冲刷腐蚀的研究，具体地说是一种管流式液固双相流冲刷腐蚀实验装置。
在工程实际中管道冲刷腐蚀屡见不鲜，管流实验是一种较好地模拟管道部件工况条件的实验方法，其实验结果有很高的实用价值。管流式装置便于控制流体的流速流态，有很好的流体力学模型，结合流体力学参数如雷诺数、剪切应力等，可以很好地阐述材料的冲刷腐蚀机理，常规的管流装置能研究材料在一定流速下的冲刷腐蚀规律，费用高，不能研究流体局部流速流态的分布和管壁附近颗粒的运动特征对材料冲刷腐蚀规律的影响。在工程实际中，局部扰流如突然扩充、突然收缩、凸台、凹槽、弯管等常是冲刷腐蚀最为严重的部位，扰流条件下的冲刷腐蚀无疑应成为研究的重点，在扰流条件下，上述反映宏观性能的平均流速已无法表征局部的流体力学条件，反映局部、微观的瞬态流速尤其是近壁处流态的获取通常有计算和测量两种方法，其中测量方法目前主要运用光学等非接触方式，包括激光多普勒测速(LDV或LDA,Laser-Doppler-Velocimeter or Anemometry)和粒子图象测速技术(PIV,Particle Image Veklocimetry)。PIV是近几年刚刚发展起来的，并在近1～2年获得了飞速发展，是将来的发展方向，但仍有许多问题存在。LDV是从Yeh和Cummins1964年发现激光多普勒效应以来，经过二三十年的发展和完善起来的，在流体力学研究中已得到广泛应用，把LDV技术应用于冲刷腐蚀的研究，目前还仅德国Heitz一家，他们曾建立了一套管流式设备，并运用LDV测试了流型突变部位，单相液流和液/固双相流的流速流态，基于低速(＜0.884m/s)测量结果，提出了垂直管壁的速度扰动度的重要性，但缺乏高流速条件下的测试结果。
本实用新型的目的是提供一种能在高流速条件下，研究(测量)流体局部流速流态的分布和管壁附近颗粒的运动特征对材料冲刷腐蚀规律的影响的管流式液固双相流冲刷腐蚀实验装置。
本实用新型的目的是这样实现的由贮液槽、贮水槽、带有变频器的泵、试样段、电化学测试装置及与光路装置、信号处理器和数据处理器配合的激光测速仪组成，其中内置冷却装置的贮液槽下方通过管路与供液泵连接，在其连接处设一排液阀，供液泵另一端分两个支路，一个支路经备用人工调流量阀至贮液槽，另一支路至试样段；在试样段另一端又分两路，其中一路依次经放气用电磁阀、流量计至贮液槽，另一路经水阀至贮液槽，其中电磁阀和流量计两侧分别设一水阀；所述清洗用贮水槽依次与供水泵和加料斗管路相连的电磁阀、贮液槽管路连接，试样段与电化学测试装置电连接，所述激光测速仪与试样段为其输出的光横穿通过试样段的液体的位置关系；所述试样段中的试样设计为突然扩充式，突然扩充之前，试样段设有一充足的平滑段；分段式布置，即试样为彼此间绝缘的多个环；在试样段下方的管路里插设一与温控仪相连的加热套；所述贮液槽上设有一压力表和两个电磁阀，其中一个为加压用电磁阀，另一个为放水用电磁阀。
本实用新型具有如下优点本实用新型能在高流速条件下研究流体局部流速流态的分布和管壁附近颗粒的运动特征，能有效模拟扰流条件下的冲刷腐蚀行为，并能给出扰流条件下的二维流速场和其它动力学参数，从而可深入研究流体力学因素对冲刷腐蚀的影响。此外，本装置可实现动态电化学测量，因而便于研究冲刷腐蚀机理，其温度也可以得到较好地控制；无级调速保证了流速的良好控制和各过流部件的安全运行；进一步，本实用新型配有冲气加压装置，可防止实验过程中汽泡的生成，便于消除气蚀的影响，实验结果证明，该装置运行稳定，所得实验结果可靠。
图1为本实用新型结构示意图。
以下结合附图对本实用新型结构的工作过程作进一步详细说明。如图1所示，由贮液槽1、贮水槽4、带有变频器的泵5、试样段8、电化学测试装置及与光路装置9、信号处理器和数据处理器配合的激光测速仪组成，其中内置冷却装置2的贮液槽1下方通过管路与供液泵5连接，在其连接处设一排液阀3，供液泵5另一端分两个支路，一个支路经备用人工调流量阀至贮液槽1，另一支路至试样段8；在试样段8另一端又分两路，其中一路依次经放气用电磁阀、流量计10至贮液槽1，另一路经水阀至贮液槽1，其中电磁阀和流量计10两侧分别设一水阀；所述清洗用贮水槽1依次与供水泵6和加料斗管路相连的电磁阀、贮液槽1管路连接，试样段8与电化学测试装置电连接，所述激光测速仪与试样段8为其输出的光横穿通过试样段8的液体的位置关系；所述试样段8中的试样设计为突然扩充式，突然扩充之前，试样段8设有一充足的平滑段12；分段式布置，即试样为彼此间绝缘的多个环13；在试样段8下方的管路里插设一与温控仪相连的加热套7；
所述贮液槽1上设有一压力表11和两个电磁阀，其中一个为加压用电磁阀，另一个为放水用电磁阀。
本实用新型管路采用耐压、抗酸、碱腐蚀性能的硼硅玻璃管，所述激光测速仪采用SCD-2型二维激光多普勒测速；所述冷却装置7为盘管结构，通过自来水与介质间的热交换达到冷却效果；考虑到拟进行的实验条件多半是低含砂量、腐蚀性较强的介质环境，因此，所述泵采用耐蚀性极好、耐磨性稍差一些的衬聚四氟乙烯的氟塑料泵，另外，聚四氟乙烯耐温性也很好，这是最终选用氟塑料泵的主要原因。
电化学测试采用两种方式，一是采用三明治式结构，彼此相邻的三个环作为三电极系统，研究电极在中间，上、下两环分别作参比和辅助电极；另一种是Postlethwaite采用的设计方式，研究表明，第二种方式更接近常规电解池，但第一种方式较易进行外加电位条件下的失重实验。
考虑到常规颗粒如石英砂、刚玉砂密度较水大很多，本实用新型在液流加入循环管路并运转起来后再加入砂粒；本实用新型在两处位置较高的部位设置了两个电磁放气阀，旨在充液时或溶液循环过程中尽量将气体排净。
本实用新型主要操作过程如下用供液泵5将贮液槽1中液体抽出，送至试样段8，用变频器调节流速，用激光测速仪的光打过试样段8中液体，根据液体中颗粒反光、挡光原理测定流速；同时，来自试样段8的液体通过流量计10(关闭另一支路手动水阀)，至贮液槽1，测定流速后关闭流量计支路的阀，打开另一支路手动水阀，将液体送入贮液槽1。另外，从供液泵5经人工调液阀可以辅助调节供液流量，一般人工调液阀作为备用；贮水槽4中的水用于清洗，需要时经供水泵6抽出，送至贮液槽1。
贮水槽4也可用于供其它液体存贮。
实验前供液泵5在变频器的控制下，以一定的供液速度将贮液槽1中配制好的溶液送到循环的管路中，实验后，在供液泵5不停的前提下，打开排液阀3，同时将供液泵5连上清洗用贮水槽4以便补充清水，直至将循环管路中的液固双相介质排泄净。
所述光路装置9、信号处理器和数据处理器配合的激光测速仪为现有技术。
权利要求1．一种管流式液固双相流冲刷腐蚀实验装置，其特征在于由贮液槽(1)、贮水槽(4)、带有变频器的泵(5)、试样段(8)、电化学测试装置及与光路装置(9)、信号处理器和数据处理器配合的激光测速仪组成，其中内置冷却装置(2)的贮液槽(1)下方通过管路与供液泵(5)连接，在其连接处设一排液阀(3)，供液泵(5)另一端分两个支路，一个支路经备用人工调流量阀至贮液槽(1)，另一支路至试样段(8)；在试样段(8)另一端又分两路，其中一路依次经放气用电磁阀、流量计(10)至贮液槽(1)，另一路经水阀至贮液槽(1)，其中电磁阀和流量计(10)两侧分别设一水阀；所述清洗用贮水槽(1)依次与供水泵(6)和加料斗管路相连的电磁阀、贮液槽(1)管路连接，试样段(8)与电化学测试装置电连接，所述激光测速仪与试样段(8)为其输出的光横穿通过试样段(8)的液体的位置关系。
2．按照权利要求1所述管流式液固双相流冲刷腐蚀实验装置，其特征在于所述试样段(8)中的试样设计为突然扩充式，突然扩充之前，试样段(8)设有一充足的平滑段(12)；分段式布置，即试样为彼此间绝缘的多个环(13)。
3．按照权利要求1所述管流式液固双相流冲刷腐蚀实验装置，其特征在于在试样段(8)下方的管路里插设一与温控仪相连的加热套(7)。
4．按照权利要求1所述管流式液固双相流冲刷腐蚀实验装置，其特征在于所述贮液槽(1)上设有一压力表(11)和两个电磁阀，其中一个为加压用电磁阀，另一个为放水用电磁阀。
专利摘要一种管流式液固双相流冲刷腐蚀实验装置,内置冷却装置的贮液槽下方通过管路与供液泵连接,在其连接处设一排液阀,供液泵另一端分两个支路,一个支路至贮液槽,另一支路至试样段;试样段另一端又分两路分别至贮液槽;清洗用贮水槽依次与供水泵、电磁阀、贮液槽管路连接,试样段与电化学测试装置电连接,激光测速仪与试样段为其输出的光横穿通过试样段的液体的位置关系。它能在高流速条件下,测量流体局部流速流态的分布。
文档编号G01N17/02GK2457597SQ00253528
公开日2001年10月31日 申请日期2000年12月21日 优先权日2000年12月21日
发明者郑玉贵, 龙康, 阎永贵, 姚治铭, 柯伟, 敬和民, 崔学顺 申请人:中国科学院金属研究所