【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气固输运管道实验装置领域，尤其涉及一种气固输运管道颗粒运移参数测量实验装置。
技术介绍
1、固体颗粒在气固输运管道内的运移机制在煤炭开采或是油气开发领域均有重要的研究价值，但针对固体颗粒在管道内的运移机理研究，需要构建理论模型并通过实验进行验证。现有固体颗粒的运移状态测量实验装置主要针对多颗粒研究，实验装置无法做到从多角度完全观测单颗粒的运移状态，并且缺乏对颗粒运移过程中多参数的数据采集。此外，目前的实验装置大部分仅可用于常规固体颗粒实验数据的采集，但涉及到有相变过程发生的水合物颗粒运移过程则要更加复杂。针对有相变发生的颗粒(水合物颗粒或冰颗粒等)在管道内的运移过程需要开展进一步研究，但现有实验系统难以实现有相变过程颗粒的原位运移观测。
2、为观测颗粒在气固管道内运移过程的临界状态且测量多种实验参数，需要一种气固输运管道颗粒运移参数测量实验装置，用于观测并测量单颗粒或多颗粒在气固两相输运管道内的运移过程和实验数据。
3、因此，本领域的技术人员致力于开发一种气固输运管道颗粒运移参数测量实验装置
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是现有气固输运管道实验装置没有实现对处于不同表面的不同颗粒进行临界状态的运移实验，无法实现对单颗粒的运移状态进行多维度有效的观测和测量。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种气固输运管道颗粒运移参数测量实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：主体管道、可视窗口、数据处理
3、所述主体管道安装在所述底座支架上，所述主体管道设置为方形，通过所述主体管道能够更加精准地观测到所述颗粒在平面的运移过程；
4、所述可视窗口，设置于所述主体管道上，用于拍摄所述主体管道内部的所述颗粒运移情况；
5、所述数据处理系统，通过多种传感器进行实验数据和图像数据的采集和处理；
6、所述温度控制系统，和所述主体管道连接，模拟实际管道所面临的不同环境温度，实现所述主体管道环境温度的调控；
7、所述底座支架，将所述主体管道紧固于地面上，所述底座支架支持多种倾斜角度的调节，用于模拟实际情况下不同管道布置的环境条件。
8、进一步地，所述主体管道包括不锈钢管段和可视管道，所述不锈钢管道和所述可视管道通过连接螺栓连接，所述不锈钢管道和所述可视管道的连接处设置有密封圈，所述密封圈保证所述连接处不发生气体泄漏，所述不锈钢管段通过法兰与前后端管道连接固定，所述不锈钢管段的外部设置有水夹套，所述水夹套与所述温度控制系统连接实现所述主体管道整体的温度控制。
9、进一步地，所述不锈钢管段采用耐高压的不锈钢材料制成。
10、进一步地，所述可视管段的上下左右四个方位均设置有所述可视窗口，所述可视窗口由耐高压的可视玻璃进行覆盖，所述可视玻璃通过紧固螺栓和密封垫进行连接和密封，在所述可视窗口下方设置有可更换平面，用以模拟不同的管道壁面材料。
11、进一步地，所述可视窗口位置的设置满足如下条件：所述主体管道内的流体流经所述可视窗口时，所述流体的流动状态相对稳定且为充分发展阶段的流体，使测得的实验数据更加精确。
12、进一步地，所述可视窗口前端的管道长度设置为所述主体管道直径或边长的整数倍，所述整数大于60。
13、进一步地，所述数据处理系统包括传感器模块和数据采集模块，所述传感器模块包括气体流量计、温压传感器和ccd相机，所述气体流量计和所述温压传感器安装在所述主体管道上，用于实时测量所述主体管道内的气体流速、环境温度和压力数据；所述ccd相机用于拍摄所述可视窗口内部的颗粒运移情况；所述数据采集模块通过所述气体流量计、所述温压传感器和所述ccd相机采集实验数据和图像，并进行数据和图像的分析和处理。
14、进一步地，所述ccd相机实现对所述颗粒的图像拍摄、实现所述颗粒的动态捕捉、分析图像并测量颗粒的运移速度。
15、进一步地，所述温度控制系统包括控温水浴、液体循环管路、高压气瓶、气体循环泵、高精度电控球阀和过滤网，所述液体循环管路连接所述控温水浴、所述高压气瓶、所述气体循环泵、所述高精度电控球阀和所述过滤网，所述控温水浴和所述液体循环管路进行温度控制，实现所述主体管道的环境温度从室温至低温的调控，所述高压气瓶配置减压阀，给所述主体管道注入不同种类的气体以实现不同气体工质的流动实验，所述气体循环泵与所述高精度电控球阀连接并协同控制气体流量，完成所述气体在管道内不同流速的调控，所述液体循环管道内部的末端设置所述过滤网，防止实验过程中固体颗粒脱离后进入到所述气体循环泵中。
16、进一步地，所述底座支架上设置有支架滑轨和角度调节滑块，所述角度调节滑块安装在所述支架滑轨上，通过所述角度调节滑块的上下滑动，实现所述主体管道多种倾斜角度的调节。
17、在本专利技术的较佳实施方式中，和现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
18、1、本专利技术提供的实验装置设计了可更换平面的管道结构，并通过温度和压力调节系统，能够实现冰平面和水合物颗粒的原位制备，该实验装置能够测量不同表面的颗粒移除过程临界流速，分析多种表面特性对颗粒运移过程的影响；
19、2、本专利技术提供的实验装置设置有高压下的多角度可视窗，添加了高精度流速和温压测量装置，以及可对图像进行实时分析的图像采集装置，该实验装置能够获得颗粒运移参数的多种实验数据，能够更加全面地分析并发展颗粒运移理论。
20、以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
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1.一种气固输运管道颗粒运移参数测量实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：主体管道、可视窗口、数据处理系统、温度控制系统和底座支架，其中：
2.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述主体管道包括不锈钢管段和可视管道，所述不锈钢管道和所述可视管道通过连接螺栓连接，所述不锈钢管道和所述可视管道的连接处设置有密封圈，所述密封圈保证所述连接处不发生气体泄漏，所述不锈钢管段通过法兰与前后端管道连接固定，所述不锈钢管段的外部设置有水夹套，所述水夹套与所述温度控制系统连接实现所述主体管道整体的温度控制。
3.如权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述不锈钢管段采用耐高压的不锈钢材料制成。
4.如权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述可视管段的上下左右四个方位均设置有所述可视窗口，所述可视窗口由耐高压的可视玻璃进行覆盖，所述可视玻璃通过紧固螺栓和密封垫进行连接和密封，在所述可视窗口下方设置有可更换平面，用以模拟不同的管道壁面材料。
5.如权利要求4所述的实验装置，其特征在于，所述可视窗口位置的设置满足如下条件：所述主体管道内的流体流经
6.如权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述可视窗口前端的管道长度设置为所述主体管道直径或边长的整数倍，所述整数大于60。
7.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述数据处理系统包括传感器模块和数据采集模块，所述传感器模块包括气体流量计、温压传感器和CCD相机，所述气体流量计和所述温压传感器安装在所述主体管道上，用于实时测量所述主体管道内的气体流速、环境温度和压力数据；所述CCD相机用于拍摄所述可视窗口内部的颗粒运移情况；所述数据采集模块通过所述气体流量计、所述温压传感器和所述CCD相机采集实验数据和图像，并进行数据和图像的分析和处理。
8.如权利要求7所述的实验装置，其特征在于，所述CCD相机实现对所述颗粒的图像拍摄、实现所述颗粒的动态捕捉、分析图像并测量颗粒的运移速度。
9.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述温度控制系统包括控温水浴、液体循环管路、高压气瓶、气体循环泵、高精度电控球阀和过滤网，所述液体循环管路连接所述控温水浴、所述高压气瓶、所述气体循环泵、所述高精度电控球阀和所述过滤网，所述控温水浴和所述液体循环管路进行温度控制，实现所述主体管道的环境温度从室温至低温的调控，所述高压气瓶配置减压阀，给所述主体管道注入不同种类的气体以实现不同气体工质的流动实验，所述气体循环泵与所述高精度电控球阀连接并协同控制气体流量，完成所述气体在管道内不同流速的调控，所述液体循环管道内部的末端设置所述过滤网，防止实验过程中固体颗粒脱离后进入到所述气体循环泵中。
10.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述底座支架上设置有支架滑轨和角度调节滑块，所述角度调节滑块安装在所述支架滑轨上，通过所述角度调节滑块的上下滑动，实现所述主体管道多种倾斜角度的调节。
...【技术特征摘要】
1.一种气固输运管道颗粒运移参数测量实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：主体管道、可视窗口、数据处理系统、温度控制系统和底座支架，其中：
2.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述主体管道包括不锈钢管段和可视管道，所述不锈钢管道和所述可视管道通过连接螺栓连接，所述不锈钢管道和所述可视管道的连接处设置有密封圈，所述密封圈保证所述连接处不发生气体泄漏，所述不锈钢管段通过法兰与前后端管道连接固定，所述不锈钢管段的外部设置有水夹套，所述水夹套与所述温度控制系统连接实现所述主体管道整体的温度控制。
3.如权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述不锈钢管段采用耐高压的不锈钢材料制成。
4.如权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述可视管段的上下左右四个方位均设置有所述可视窗口，所述可视窗口由耐高压的可视玻璃进行覆盖，所述可视玻璃通过紧固螺栓和密封垫进行连接和密封，在所述可视窗口下方设置有可更换平面，用以模拟不同的管道壁面材料。
5.如权利要求4所述的实验装置，其特征在于，所述可视窗口位置的设置满足如下条件：所述主体管道内的流体流经所述可视窗口时，所述流体的流动状态相对稳定且为充分发展阶段的流体，使测得的实验数据更加精确。
6.如权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述可视窗口前端的管道长度设置为所述主体管道直径或边长的整数倍，所述整数大于60。
7.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述数据处理系统包括传感器模块和数...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘哲源，刘孝洋，申世晨，豆斌林，武卫东，刘妮，杨亮，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：
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