一种小通道阻力测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及流体力学领域，尤其涉及一种小通道阻力测量装置
【背景技术】
[0002] 随着小通道在微电子机械系统、小型换热器、化学工业及其他新兴的技术领域的 广泛应用，小通道内流体的流动特性成为一个重要的研宄课题。小尺度条件下，流场内各种 作用力的作用效果会发生相应变化，即小尺度领域中流体流动过程呈现出许多与常规尺度 情况不同的现象。很多学者关于常规通道流体流动情况已经做了细致的研宄，关于小通道 流体流动变化的研宄却相对较少，而且研宄大部分集中在对小通道直管段内流体的流动特 性研宄。在实际情况中，除了摩擦引起的沿程阻力外，还有各种各样的局部阻力，比如管道 的突缩、突扩，弯曲管段。在《化工学报》第58卷05期《小通道单相流体突缩和突扩局部阻 力特性》中，作者搭建了小管道试验台，对去离子水进行试验，研宄了小通道内突然扩大和 突然缩小的局部阻力特性。但是该装置研宄对象仅限于单相流体流动，无法研宄两相流体 通过小通道时阻力的变化，也不能研宄温度对小通道流体阻力变化的影响。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是在于提供一种既能测量单相和两相流体通过的小通道阻力测量 装置以实现对小通道内局部阻力的计算。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：包括空气管路系统、油管路系统和小通道实验段， 空气管路系统包括依次用管路连接的空气压缩机、储气罐、减压阀、空气流量计、针型阀和 单向阀，单向阀的端部通过管路与掺混器的进气端连接，且在单向阀和掺混器的进气端之 间设置有第一压力测点和第一温度测点，油管路系统包括依次用管路连接的油箱、第二球 阀、过滤器、齿轮油泵、第四球阀、管道加热器和液体流量计，液体流量计的端部与掺混器的 进油端连接，齿轮油泵与第四球阀之间设置一旁接管道，且所述旁接管道与油箱之间设置 第三球阀，且在液体流量计与掺混器的进油端之间设置有第三压力测点和第三温度测点， 小通道实验段包括与掺混器出口端连接的小通道实验装置、与小通道实验装置连接的分离 器、与分离器连接的第一球阀和与第一球阀连接的空冷散热器，空冷散热器的端部与油箱 连接，且在掺混器的出口端与小通道实验装置之间设置有第二压力测点和第二温度测点。
[0005] 本发明还包括这样一些结构特征：
[0006] 1.所述小通道实验装置包括依次密封连接的进口管箱、中间管箱和出口管箱，且 进口管箱与中间管箱之间、中间管箱与出口管箱之间设置有带孔板片，所述进口管箱上设 置有与掺混器的出口端连接的进口喷嘴，出口管箱上设置有与分离器连接的出口喷嘴，中 间管箱中设置有小通道管道，进口管箱的箱壁上设置有进口小孔，进口小孔通过管道伸入 至进口管箱内部作为第四压力测点，位于中间管箱的中心位置的小通道管道上等间距设置 有六个中间小孔，六个中间小孔通过管道伸出至中间管箱外部构成第五压力测点、第六压 力测点、第七压力测点、第八压力测点、第九压力测点和第十压力测点，出口管箱的箱壁上 设置有出口小孔，出口小孔通过管道伸入至出口管箱内部作为第十一压力测点，第四压力 测点至第十一压力测点分别通过对应的管路以及阀门与压差变送器连接。
[0007] 2.所述小通道管道有η个，η个小通道管道构成小通道管束，所述小通道管束是三 角形管束或正方形管束或转置正方形管束。
[0008] 3.所述油管路系统的管路是不锈钢管。
[0009] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明由小通道管束构成，这就有效的 避免了单管研宄时由于流量小导致选泵难的问题。而且在实际情况中，小通道都是以管束 的情况存在，比如小型换热器内部是由换热管束组成，本发明可以研宄流量和温度对小通 道阻力的影响，适用于单相和两相试验，而且试验件具有可拆卸的优点，能够针对对不同直 径，不同排列方式的小通道进行实验，更加灵活方便。且本发明为了同时研宄单相和两相流 体通过小通道阻力的变化，设置了空气路、油路和气液掺混装置，通过阀门的开闭选择单相 还是两相实验，更加具有灵活性和实用性；为了研宄温度对流体流过小管道阻力变化的影 响，本发明采取了管道加热和油箱加热两种方式，管路内设置管道加热器，管道加热器通过 PID控制，保证了控制油加热后的温度准确性和稳定性。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明的小通道阻力测量装置原理图；
[0011] 图2是本发明的小通道实验装置的结构示意图；
[0012] 图3是本发明的小通道实验装置段的压力测点分布示意图；
[0013] 图4(A)本发明三角形管束排列方式示意图；图4(B)本发明正方向管束排列方式 示意图；图4(C)本发明转置正方形管束排列方式示意图；
[0014]图5(A)是本发明的小通道管束进口流动示意图，图5(B)是本发明的小通道管束 出口流动示意图；
[0015] 图6是本发明的小通道局部阻力系数随雷诺数变化图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0017] 结合图1，本发明包括空气管路系统、油管路系统和小通道实验段，空气管路系统 包括依次用管路连接的空气压缩机1、储气罐2、减压阀3、空气流量计4、针型阀5和单向阀 6,单向阀6的端部通过管路与掺混器9的进气端连接，且在单向阀6和掺混器9的进气端 之间设置有第一压力测点7和第一温度测点8,油管路系统包括依次用管路连接的油箱16、 第二球阀17、过滤器18、齿轮油泵19、第四球阀21、管道加热器22和液体流量计23,液体 流量计23的端部与掺混器9的进油端连接，齿轮油泵19与第四球阀21之间设置一旁接管 道，且所述旁接管道与油箱16之间设置第三球阀20,且在液体流量计23与掺混器9的进油 端之间设置有第三压力测点24和第三温度测点25,所述油管路系统的管路是不锈钢管，本 发明的油箱16内可以设有油箱加热器，并在油管路设有管道加热器，可以控制流体进入小 通道实验装置12的入口温度；小通道实验段包括与掺混器9出口端连接的小通道实验装置 12、与小通道实验装置12连接的分离器13、与分离器13连接的第一球阀14和与第一球阀 14连接的空冷散热器15,空冷散热器15的端部与油箱16连接，且在掺混器9的出口端与 小通道实验装置12之间设置有第二压力测点11和第二温度测点10。
[0018] 结合图2和图3,所述小通道实验装置12包括依次密封连接的进口管箱26、中间 管箱33和出口管箱31，且进口管箱26与中间管箱之间33、中间管箱33与出口管箱31之间 设置有带孔板片28，所述进口管箱31上设置有与掺混器9的出口端连接的进口喷嘴27，出 口管箱31上设置有与分离器13连接的出口喷嘴34,中间管箱33中设置有小通道管道29， 进口管箱26的箱壁上设置有进口小孔，进口小孔通过管道伸入至进口管箱内部作为第四 压力测点35,且本发明所述的第四压力测点35的位置靠近对应的带孔板片，位于中间管箱 33的中心位置的小通道管道上等间距设置有六个中间小孔，六个中间小孔通过管道伸出至 中间管箱外部构成第五压力测点36、第六压力测点37、第七压力测点38、第八压力测点39、 第九压力测点40和第十压力测点41，出口管箱31的箱壁上设置有出口小孔，出口小孔通过 管道伸入至出口管箱内部作为第十一压力测点42,第十一压力测点42的位置靠近对应的 带孔板片，第四压力测点至第十一压力测点分别通过对应的管路以及阀门与压差变送器43 连接。
[0019] 结合图4(A)、图4(B)和图4(C)，所述小通道管道29有η个，η个小通道管道构成 小通道管束，所述小通道管束是三角形管束或正方形管束或转置正方形管束。
[0020] 这样通过本发明设置的各个压力测点和各个温度测点可以实现对小通道的阻力 的测量，还可以控制是单相流体或两相流体，实现不同的计算，也实现了研宄温度对流体流 过小通道管道时阻力变化的影响。用来测量各个压力测点和温度测点的测量仪表与数据采 集系统连接，数据采集系统包括一台数据采集仪及计算机。
[0021] 也即本发明所提供的小通道阻力测量装置主要分为油管路系统、空气管路系统、 小通道实验段，空气管路系统包括空气压缩机1、储气罐2、空气流量计4。空气管路系统从 空气压缩机1开始连接，连接储气罐2,储气罐的另一端连接减压阀3,减压阀3的作用是控 制空气在掺混前的压力，减压阀3与针型阀5之间设置空气流量计5,针型阀5另一端与单 向阀6相连，单向阀6另一端连接掺混器9。在单向阀6和掺混器9之间设置有第一压力测 点7和第一温度测点8,用来测量空气在混合前的温度和压力。
[0022] 油管路系统包括油箱16、过滤器18、泵19、管道加热器22、液体流量计23。油管路 系统采用1/2英寸的不锈钢管连接各个元件。油箱16内设有油箱加热器，采用手动控制功 率的方式，油管路中还设有管道加热器，采用自动控制的方式，一起控制流体进入小通道实 验装置的入口温度。油管路系统从油箱16开始连接，连接球阀17, 20,球阀20作为旁通阀 通过旁路直接通入油箱16,球阀17的另一端连接过滤器18,过滤器18连接齿轮