本发明专利技术公开了一种多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置及其使用方法，属于零件表面冲蚀实验技术领域，将高速摄像机与电脑相连，实现射流实验时气液固撞击靶材动态的可视化、颗粒粒径和颗粒三维方向冲蚀速度的测量；同时通过调节电机、计量水泵、电缆加热管和试试样夹持装置，可控制产砂量，携水量，冲蚀温度和冲蚀角度，将测试管段与管道连接实现射流与管流相结合，旋风分离器可实现对砂量的回收再利用，本发能够满足不同条件下气液固混合流体真实冲蚀工况要求，射流冲蚀与管流冲蚀两种实验方式相结合，节省材料，提高实验效率，不仅可以用于冲蚀磨损机理的研究，也可以进行材料耐冲蚀性能的评价，具有良好的应用前景。用前景。用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置及其使用方法
[0001]本专利技术涉及一种多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置及其使用方法，属于零件表面冲蚀实验
技术介绍
[0002]冲蚀是流体及流体携带相(如液滴、砂粒、岩屑等颗粒)以一定角度、速度撞击材料表面(靶面)并导致靶面变形及材料损失的一种现象。冲蚀磨损现象在石油、化工、水电等工业过程中广泛存在,暴露在运动流体中的各种类型设备均会遭受到冲蚀磨损的破坏作用，成为设备失效的一个重要原因。因此,管道冲蚀磨损失效机理一直是国内外学者的研究重点,各国学者都提出了自己的冲蚀实验装置，且在气固、液固、气液固的冲蚀类型中，气液固三相冲蚀的室内实验表征难度较两相冲蚀更大，现有大多数冲蚀实验装置很少考虑温度对材料冲蚀影响、冲蚀角度可调、冲蚀实验的可视化、且现有冲蚀实验装置仅能单独实现射流冲蚀或管流冲蚀，未见冲蚀实验装置能同时完成射流冲蚀和管流冲蚀。
技术实现思路
[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置及其使用方法，其目的是使气液固三相冲蚀过程可视化，试样的冲蚀角度、冲蚀温度可调，且可以同时研究射流与管流两种冲蚀工况下材料的冲蚀磨损情况。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置，包括气源供给系统、供砂系统、水雾供给系统、混合腔、集输管道、冲蚀系统，
[0006]气源供给系统包括空气压缩机和缓冲罐，空气压缩机用于将室外空气进行压缩，调节空气压缩机的设置参数可得到不同压力气体，所述缓冲罐与空气压缩机连接，用于将空气压缩机流出的不同压力状况的气体进行缓冲，使供气压力波动平稳，从而减小管路中气体流量的不均匀度；气源由集输管道连接至混合腔；
[0007]供砂系统包括储砂罐、透明玻璃管、上输砂管、下输砂管，储砂罐通过上输砂管与透明玻璃管连接，透明玻璃管一端设有电机和螺杆，由电机驱动螺杆转动进行螺旋送砂，透明玻璃管通过下输砂管连接至集输管道，与气源一起进入混合腔；所述储砂罐中存储一定质量的砂量，螺杆由透明玻璃管所包围，透明玻璃管装满实验所需的砂粒且开有固定尺寸的下砂口，调节电动机频率实现对螺杆转速的控制，最终实现对单位时间供砂量的控制；
[0008]水雾供给系统包括储水罐、计量水泵、上输水管、下输水管，储水罐通过上输水管与计量水泵连接，计量水泵通过下输水管连接至混合腔，通过调节计量水泵可满足实验不同供水量的需求，下输水管上设有液控单向阀，控制管中液体的流动，使供水量较小时液体也能单向流入雾化喷头，满足实验所需供水量的要求，下输水管在混合腔内的端部设有雾化喷头；
[0009]混合腔一端依次连接有第一绝热管道、加热管道、第二绝热管道、直管测试段、短管道、弯管测试段，短管道的数量为至少一个；第一绝热管道、第二绝热管道用于阻绝逆向传热；加热管道、直管测试段、弯管测试段均通过电缆加热管进行加热；弯管测试段通过集输管道连接至冲蚀系统，冲蚀系统包括防溅舱室，防溅舱室内的集输管道末端设置有喷嘴，防溅舱室下方设有试样；
[0010]直管测试段、弯管测试段均设有至少一个速度探针，速度探针连接至数据收集装置；防溅舱室外设有高速摄像机，高速摄像机与数据收集装置均连接至电脑进行数据汇总和分析。
[0011]根据实验要求，测试管段可分为直管测试段和弯曲测试段，所述弯曲测试段又可分为不同曲率的弯曲测试段，根据实验要求，调节短管道的数量即可实现对不同曲率弯曲测试段的安装，从而实现对不同曲率弯曲测试段冲蚀磨损的实验研究；
[0012]测试管段壁面上安装有速度探针，速度探针与测试管段之间采用插入式，可对管道内混合流体撞击壁面的速度进行检测，从而研究混合流体对壁面的冲蚀磨损，以便于研究混合流体不同流速对不同弯曲曲率测试管段的冲蚀磨损情况；速度探针的数量可根据实验精度要求进行确定。所述数据采集装置可对集输管道内混合流体撞击测试管段内壁的撞击速度实时数据显示、并能实现自动储存。
[0013]高速摄像机输出端与电脑进行连接以便于实验数据的存储和计算，高速摄像机可对空间某区域内砂砾粒径、砂颗粒在冲击试样时不同方向上运动速度的追踪与测量，从而获取颗粒冲击材料表面的速度数据，高速摄像机可对气液固混合流体由喷嘴喷出至冲击至试样表面的过程进行拍摄，实现冲蚀可视化。
[0014]优选的，多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置还包括废料收集系统，废料收集系统包括倒放正四棱台、旋风分离器、收集装置，防溅舱室底部为金属防砂网，防溅舱室底部与倒放正四棱台连接，倒放正四棱台通过旋风分离器与收集装置连接；倒放正四棱台顶部焊接有与旋风分离器入口尺寸相配套的管道，旋风分离器进口经管道将喷射至冲蚀试样表面后的混合流体进行缓冲分离，旋风分离器的出口与收集装置相连接，收集装置可将旋风分离器处理过的混合物进行收集处理，防止污染。
[0015]进一步优选的，试样通过试样夹持装置固定于防溅舱室下方，所述试样夹持装置包括底座、台钳、角度尺，所述底座用于将台钳固定在防溅舱室下部的金属防砂网上，所述台钳用于固定、拆卸冲蚀试样，所述角度尺用于冲蚀试样倾斜角度的测量，进而实现冲蚀角度的调节。
[0016]防溅舱室用于固定试样夹持装置、防止喷嘴流出混合流体的飞溅。
[0017]进一步优选的，底座通过法兰盘固定在金属防砂网上，便于调节喷嘴和试样的相对位置，所述台钳包括移动钳块和固定钳块，固定钳块上固定设置有角度尺，实验时可参照角度尺改变试样的夹持角度，以便控制冲蚀角度。
[0018]优选的，气源供给系统还包括过滤器、干燥器，过滤器、干燥器依次与缓冲罐连接，将缓冲罐流出的气体中的水蒸气去除，为计量水泵的精确供水提供支持。干燥器的流入段与过滤器的流出段相连，将过滤后的高压气体进行干燥，使其水分蒸发，消除高压气体所含湿度对计量水泵精确供水的影响。
[0019]优选的，气源所在的集输管道上设置有压力传感器、流量计，用于检测集输管道内
气源压力及所通流量。干燥器的流出段的管道中安装有压力传感器和流量计，实现对管道中流体压力、流体速度参数的测量，便于实验参数的调节。
[0020]优选的，储砂罐上设置有振动器和消声器，用于顺利送砂至透明玻璃管。
[0021]优选的，上输砂管和下输砂管均设有混合阀门。用于控制上、下输砂管输砂过程的启闭。
[0022]优选的，雾化喷头位于混合腔的正下方，雾化喷头将下输水管流入的液体以雾状喷入混合腔内，从而使气体、液体、固体的均匀混合，以便于混合流体的输送。
[0023]优选的，下输水管与混合腔通过法兰盘连接，方便拆卸，以便于在部件组装之前校正计量水泵与实验供水量的关系；下输砂管与集输管道通过法兰盘进行连接，以便于在部件组装之前校正电机
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螺杆与实验供砂量之间的关系。
[0024]优选的，第一绝热管道、第二绝热管道上均设有压力传感器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置，其特征在于，包括气源供给系统、供砂系统、水雾供给系统、混合腔、集输管道、冲蚀系统，气源供给系统包括空气压缩机和缓冲罐，空气压缩机用于将室外空气进行压缩，所述缓冲罐与空气压缩机连接，用于将空气压缩机流出的不同压力状况的气体进行缓冲；气源由集输管道连接至混合腔；供砂系统包括储砂罐、透明玻璃管、上输砂管、下输砂管，储砂罐通过上输砂管与透明玻璃管连接，透明玻璃管一端设有电机和螺杆，由电机驱动螺杆转动进行螺旋送砂，透明玻璃管通过下输砂管连接至集输管道，与气源一起进入混合腔；水雾供给系统包括储水罐、计量水泵、上输水管、下输水管，储水罐通过上输水管与计量水泵连接，计量水泵通过下输水管连接至混合腔，下输水管上设有液控单向阀，下输水管在混合腔内的端部设有雾化喷头；混合腔一端依次连接有第一绝热管道、加热管道、第二绝热管道、直管测试段、短管道、弯管测试段，短管道的数量为至少一个；第一绝热管道、第二绝热管道用于阻绝逆向传热；加热管道、直管测试段、弯管测试段均通过电缆加热管进行加热；弯管测试段通过集输管道连接至冲蚀系统，冲蚀系统包括防溅舱室，防溅舱室内的集输管道末端设置有喷嘴，防溅舱室下方设有试样；直管测试段、弯管测试段均设有至少一个速度探针，速度探针连接至数据收集装置；防溅舱室外设有高速摄像机，高速摄像机与数据收集装置均连接至电脑。2.根据权利要求1所述的多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置，其特征在于，多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置还包括废料收集系统，废料收集系统包括倒放正四棱台、旋风分离器、收集装置，防溅舱室底部为金属防砂网，防溅舱室底部与倒放正四棱台连接，倒放正四棱台通过旋风分离器与收集装置连接。3.根据权利要求2所述的多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置，其特征在于，试样通过试样夹持装置固定于防溅舱室下方，所述试样夹持装置包括底座、台钳、角度尺，所述底座用于将台钳固定在防溅舱室下部的金属防砂网上，所述台钳用于固定、拆卸冲蚀试样，所述角度尺用于冲蚀试样倾斜角度的测量；优选的，底座通过法兰盘固定在金属防砂网上，所述台钳包括移动钳块和固定钳块，固定钳块上固定设置有角度尺。4.根据权利要求1所述的多参数可调的射流、管流相结合的气液固冲蚀磨损实验装置，其特征在于，气源供给系统还包括过滤器、干燥器，过滤器、干燥器依次与缓冲罐连接；气源所在的集输管道上设置有压力传感器、流量计，用于检...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛磊，王志远，王海斌，崔海林，杨贺民，
申请(专利权)人：中石化胜利石油工程有限公司塔里木分公司，
类型：发明
国别省市：
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