CN107561077A - 一种可调整倾斜管道角度固液两相流动测试*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***。本发明属于两相流动实验测试技术领域。一种可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，固定管道、泥泵、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成闭式固液两相流动循环回路，固定管道上方设置固体颗粒投入***，水平延伸管下设置支持平台，支持平台下安装升降液压缸进行支持平台升降调节。本发明测试不同倾斜角度管道中固液两相流动的水力损失和压力变化、观察不同倾斜角度管道中固液两相流动形态等功能，可提供一种固液两相流动机理研究的平台，能应用于固液两相流动水力特性和内部状态的深入研究。
Description
技术领域
本发明属于两相流动实验测试技术领域，特别是涉及一种可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***。
背景技术
目前，随着港口、航道、水利及沿海城市建设的发展，疏浚企业所涉及的工程情况也更加复杂。对于疏浚施工企业来说技术水平的高低已经成为直接关系到企业生存发展的重要课题。固液两相流动技术研究是疏浚技术中重要的部分,是疏浚工程中的核心技术，决定了生产效率、工程进度安排和工程成本。固液两相流动技术是一项基于半理论半经验的技术，其研究的成果严重的依赖于实验测试技术。建立高精度固液两相流动测试***是开展固液两相流动技术的重要基础。固液两相流动特性测试中管道内的流动一直是研究的重点，特别是倾斜管道内的测试一直是研究的重要组成部分。疏浚工程、矿山工程中固液两相流动***的应用非常广泛，倾斜管道是整个固液两相流动***中关键的部分，直接影响着整个***的输送能力，是堵管发生的最危险部分。随着疏浚事业的发展，对疏浚精度和效率的要求越来越高。现有的技术无法进行可调整倾斜管道角度固液两相流动测试，存在一系列技术问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***。
本发明的目的是提供一种可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，为固液两相流动研究提供了倾斜管道内固液两相流动水力损失和压力变化测试、固液两相流动形态观察手段，具有能够有效地满足固液两相流动中管道固液两相流动特性研究的要求等特点的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括固定管道、固体颗粒投入***、泥泵及驱动***、进口柔性弯头、透明玻璃管、进口压力表、倾斜测试管道、出口压力表、出口柔性弯头、支撑架、升降液压缸、支持平台、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管。***由固定管道、泥泵及驱动***、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成闭式水力输送回路，通过泥泵及驱动***的无级变转速实现管道内介质在预期的流速下流动，通过固体颗粒投入***计量固体方量并将固体颗粒投放到固定管道中，实现管道内介质的固体颗粒浓度在预期的值，水平延伸管下设置支持平台，支持平台下安装在升降液压缸的一端，升降液压缸另一端连接支撑架，支持平台安装在支撑架的竖直轨道中，在降液压缸的作用下竖直平移，达到倾斜管道角度连续变化，在此过程中进口柔性弯头、出口柔性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头发生变形，保持在其他元件不变形的情况下闭式固液两相流动循环回路完整。倾斜测试管道的两端分别安装进口压力表和出口压力表，满足测量倾斜测试管道两端的压力。
本发明的测试过程通过以下方案实现，在固定管道、泥泵及驱动***、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成闭式水力输送回路中注满测试用的液体，在固体颗粒投入***中装载测试用的固体颗粒，启动泥泵并调整转速，使闭式水力输送回路中的流速达到合适的数值，开启固体颗粒投入***阀门，固体颗粒依靠重力和液体流动的吸力进入由固定管道、泥泵及驱动***、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成闭式水力输送回路，投入的固体颗粒量达到预计数值后关闭固体颗粒投入***阀门，保持固液两相流动持续稳定。采集进口压力表和出口压力表的压力数据，通过透明玻璃管观察管道内部流动型态。压力数据采集和内部流动型态观察结束后，调整泥泵及驱动***的泥泵转速实现管道中固液两相流动流速调整，测试其他流速情况下的结果。所有预期流速测试完成后，开启固体颗粒投入***下端的阀门，继续投入固体颗粒，实现管道中固液两相流动固体颗粒浓度调整，测试其他固体颗粒浓度情况下的结果。上述测试过程完成后调整升降液压缸的行程，完成倾斜测试管道角度变化，重复上述测试过程。
本发明可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***所采取的技术方案是：
一种可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特点是：可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***由固定管道、固体颗粒投入***、泥泵、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、可调支持平台、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成，固定管道、泥泵、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成闭式固液两相流动循环回路，固定管道上方设置固体颗粒投入***，水平延伸管下设置支持平台，支持平台下安装升降液压缸进行支持平台升降调节。
本发明可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***还可以采用如下技术方案：
所述的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特点是：倾斜测试管道前端设置进口压力表，后端设置出口压力表。
所述的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特点是：支持平台下安装在升降液压缸一端，升降液压缸另一端连接有支撑架，支持平台安装在支撑架的竖直轨道中，实现降液压缸竖直平移。
所述的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特点是：通过泥泵直接连接的驱动电机变频实现无级调速，调整泥泵转速实现固液两相流动速度连续变化。
所述的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特点是：透明玻璃管截面为圆形有机玻璃管，两侧安装有钢制法兰，通过钢制法兰与进口柔性弯头和倾斜测试管道连接。
所述的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特点是：固体颗粒投入***呈倒园锥形，下端与固定管道通过钢管连接，此连接处设置控制固体颗粒投入速度用的阀门，进行固体颗粒方量计量投放。
本发明具有的优点和积极效果是：
可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明能够完成固液两相流动中倾斜管道内的流动特性测试和固体颗粒运动型态观察，提供固液两相流动机理研究的条件，使固液两相流动研究更精确、高效。
附图说明
图1是本发明可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***结构示意图；
图2是图1的正视结构示意图；
图3是图1的侧视结构示意图。
图中，1、固定管道，2、固体颗粒投入***，3、泥泵及驱动***，4、进口柔性弯头，5、透明玻璃管，6、进口压力表，7、倾斜测试管道，8、出口压力表，9、出口柔性弯头，10、支撑架，11、升降液压缸，12、支持平台，13、刚性弯，14、柔性管道，15、转弯柔性弯头，16、水平延伸管。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例1
一种可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，由固定管道、固体颗粒投入***、泥泵及驱动***、进口柔性弯头、透明玻璃管、进口压力表、倾斜测试管道、出口压力表、出口柔性弯头、支撑架、升降液压缸、支持平台、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成，固定管道、泥泵及驱动***、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成闭式固液两相流动循环回路，固定管道上方设置固体颗粒投入***，水平延伸管下设置支持平台，支持平台下安装升降液压缸的一端，升降液压缸另一端连接支撑架，支持平台安装在支撑架的竖直轨道中，在降液压缸的作用下竖直平移，倾斜测试管道的两端分别安装进口压力表和出口压力表。
泥泵及驱动***具有无级调速功能，通过调整泥泵转速实现固液两相流动速度连续变化。透明玻璃管截面为圆形，材料采用高强度有机玻璃，两侧安装有钢制法兰，通过钢制法兰与进口柔性弯头和倾斜测试管道连接。
固体颗粒投入***呈倒园锥形，下端与固定管道通过钢管连接，此连接处设置控制固体颗粒投入速度用的阀门，具有固体颗粒方量计量投放的能力。倾斜测试管道两端分别安装进口压力表和出口压力表，倾斜测试管道内的介质可以通过进口压力表和出口压力表下端的管道到达进口压力表和出口压力表内部。支持平台在升降液压缸的作用下能上下平行移动，在此过程中进口柔性弯头、出口柔性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头发生变形，保持在其他元件不变形的情况下闭式固液两相流动循环回路完整。
本实施例的具体结构和实施过程：
参照附图1、图2和图3。
本实施例为固定管道和透明玻璃管直径为450mm的***。可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***由固定管道1、固体颗粒投入***2、泥泵及驱动***3、进口柔性弯头4、透明玻璃管5、进口压力表6、倾斜测试管道7、出口压力表8、出口柔性弯头9、支撑架10、升降液压缸11、支持平台12、刚性弯头13、柔性管道14、转弯柔性弯头15、水平延伸管16组成。
①固定管道1由直径450mm钢管制作，管道分段设计，通过法兰连接在一起。
②固体颗粒投入***2由1cm厚钢板制成整体筒体，下端连接公称直径450mm的电动闸板阀门。
③泥泵及驱动***3由进口直径450mm的泥泵和1000kW的西门子交流电机组成。
④进口柔性弯头4、出口柔性弯头9和转弯柔性弯头15采用公称直径为450mm的钢制球形接头。
⑤透明玻璃管5由厚度40mm的有机玻璃制作主体段，两侧安装钢制法兰。
⑥进口压力表6和出口压力表8采用ROSEMOUNT压力表。
⑦倾斜测试管道7采用公称直径450mm钢管制作，两端设置按照压力表的安装接口。
⑧支撑架10采用角钢焊接桁架结构。
⑨柔性管道14采用直径为450mm的铠装橡胶管。
本实施例实际测试时，在固定管道、泥泵及驱动***、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成闭式水力输送回路中注满测试用的液体，在固体颗粒投入***中装载测试用的固体颗粒，启动泥泵并调整转速，使闭式水力输送回路中的流速达到合适的数值，开启固体颗粒投入***阀门，固体颗粒依靠重力和液体流动的吸力进入由固定管道、泥泵及驱动***、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成闭式水力输送回路，投入的固体颗粒量达到预计数值后关闭固体颗粒投入***阀门，保持固液两相流动持续稳定。采集进口压力表和出口压力表的压力数据，通过透明玻璃管观察管道内部流动型态。压力数据采集和内部流动型态观察结束后，调整泥泵及驱动***的泥泵转速实现管道中固液两相流动流速调整，测试其他流速情况下的结果。所有预期流速测试完成后，开启固体颗粒投入***下端的阀门，继续投入固体颗粒，实现管道中固液两相流动固体颗粒浓度调整，测试其他固体颗粒浓度情况下的结果。上述测试过程完成后调整升降液压缸的行程，完成倾斜测试管道角度变化，重复上述测试过程。
本实施例实现精确测试倾斜管道中固液两相流动水力特性，并能直接观察倾斜管道中两相流动状态，测试过程中不用停机倾斜管道角度即可快速连续变动，具有测试不同倾斜角度管道中固液两相流动的水力损失和压力变化、观察不同倾斜角度管道中固液两相流动形态等功能。本实施例可提供一种固液两相流动机理研究的平台，能应用于固液两相流动水力特性和内部状态的深入研究。
Claims (6)
1.一种可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特征是：可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***由固定管道、固体颗粒投入***、泥泵、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、可调支持平台、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成，固定管道、泥泵、进口柔性弯头、透明玻璃管、倾斜测试管道、出口柔性弯头、刚性弯头、柔性管道、转弯柔性弯头、水平延伸管组成闭式固液两相流动循环回路，固定管道上方设置固体颗粒投入***，水平延伸管下设置支持平台，支持平台下安装升降液压缸进行支持平台升降调节。
2.根据权利要求1所述的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特征是：倾斜测试管道前端设置进口压力表，后端设置出口压力表。
3.根据权利要求1所述的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特征是：支持平台下安装在升降液压缸一端，升降液压缸另一端连接有支撑架，支持平台安装在支撑架的竖直轨道中，实现降液压缸竖直平移。
4.根据权利要求1所述的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特征是：通过泥泵直接连接的驱动电机变频实现无级调速，调整泥泵转速实现固液两相流动速度连续变化。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特征是：透明玻璃管截面为圆形有机玻璃管，两侧安装有钢制法兰，通过钢制法兰与进口柔性弯头和倾斜测试管道连接。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的可调整倾斜管道角度固液两相流动测试***，其特征是：固体颗粒投入***呈倒园锥形，下端与固定管道通过钢管连接，此连接处设置控制固体颗粒投入速度用的阀门，进行固体颗粒方量计量投放。
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