[發明專利]一種模擬海下固相表面所受流體剪切力的裝置

無效

• 申請號: 200910229604.2
• 申請日: 2009-10-28
• 公開（公告）號: CN101696926A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發明（設計）人: 李燕;闕國和;呂建仁
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01N19/04
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 趙東冶

技術領域

本發明涉及一種模擬海下固相表面所受流體剪切力的裝置和方法。該方法屬于一種快速評價海洋抗污損涂料防污效果的方法，亦可用于評價特定污損生物對表面的污損能力。

背景技術

海下人工設備不斷遭受來自海洋的腐蝕和污損，其中由海洋生物附著在固相表面形成的生物污損給人類帶來巨大損失。低表面能防污技術是一種新型的無毒防污技術，通過在固體表面涂裝污損釋放涂料降低固體的表面自由能，使污損生物難于附著或者附著不牢。附著在低表面能表面的生物污損層在一些高速運行的設備如輪船、艦艇表面，易在重力或者水流沖刷的作用下剝離，達到防污目的。評價污損釋放涂料的防污性能需要將一定水流剪切力作用于附著了污損生物的待測樣品，觀察其對污損生物的釋放效果，得出評價指標。目前一般用海洋掛片法或平行平板流動腔來評價污損釋放涂料的防污性能。其中，海洋掛片法存在周期過長(數周或者數月)、無法測定污損初始附著、無法考察水流影響等缺點。平行平板流動腔的腔體多采用一個管道高度遠小于管道長度和寬度的矩形管作為測試部分，利用動力裝置在管道中產生流量可控的流體作用于待測樣品，根據流量計算出樣品處所受的流體剪切力。目前國內設計的的平行平板流動腔多用來測定流體剪切力對動物細胞體外培養的影響，可產生的剪切力只有0.5-2Pa左右，如此小的剪切力無法與海洋環境中水的流速相比，對附著的污損生物也幾乎起不到作用。國外針對污損生物設計的流動腔極少，且存在裝置搭建花費昂貴、樣品安裝固定困難等特點。

發明內容

本發明的發明目的在于提供一種簡單方便、能夠模擬海下固相表面所受流體剪切力的裝置和方法。為了達到上述目的，本發明采用的技術方案包括：工作流體供應系統、湍流生成系統，測試部分三個部分。工作流體供應系統由封閉儲液槽(1)、防腐離心泵(3)、排水閥門(4)、分流閥門(2)、調節水量閥門(5)、電磁流量計(6)組成；湍流生成系統即設定室由多孔進水管(11)、多層開孔率不同的有機玻璃擋板(12)、蜂巢擋板(13)以及出口二維噴嘴(10)組成；測試系統由連接噴嘴的矩形管(包含四個測壓點(14)、可以自由拆卸的樣品夾(16)、出口放流管(17)組成。

為了更好地實現本發明的技術特點，申請人在實施的過程中，使用的待測樣品為圓形薄片，其工作流體為海水，其湍流發生系統使用多層開孔擋板來充分擾亂流體。在操作過程中是通過調節樣品高度調節螺桿(15)來保證樣品和管道壁處于同一平面；其循環水路中的工作流體在防腐離心泵(3)作用下進入管道，經設定室及矩形管產生發展完全的湍流狀態流體，從而在樣品測試部分產生一定的壁剪切力，作用于待測樣品。

附圖說明

附圖1即為本發明的模擬海下固相表面所受流體剪切力裝置的結構示意圖。

附圖2即為本發明的模擬海下固相表面所受流體剪切力裝置測試部分矩形管的結構示意圖

其中，

1----封閉儲液槽????????????2----分流閥門???????????3----防腐離心泵??4----排水閥門

5----調節流量閥門??????????6----電磁流量計?????????7----可調支座????8----真空閥門

9----真空泵????????????????10----設定室二維噴嘴????11----設定室多孔進液管

12----設定室中多層開孔擋板?13----設定室中蜂巢擋板??14----測壓點

15----樣品高度調節螺桿?????16----樣品夾????????????17----放流管?????18----樣品

19----真空管???????????????20----樣品下的空隙??????21----O形圈

具體實施方式

下面將結合附圖及實例來詳述本發明的技術特點。

在實際操作中，本發明的是這樣實施的：

如附圖所示，本發明包括：工作流體供應系統、湍流生成系統，測試管道三個部分。工作流體供應系統由封閉儲液槽(1)、防腐離心泵(3)、排水閥門(4)、分流閥門(2)、調節水量閥門(5)、電磁流量計(6)組成；湍流生成系統即設定室由多孔進水管(11)、多層開孔率不同的有機玻璃擋板(12)、蜂巢擋板(13)以及出口二維噴嘴(10)組成；測試系統由連接噴嘴的矩形管(包含四個測壓點(14)、可以自由拆卸的樣品夾(16)、出口放流管(17)組成。