[發明專利]環道式多相流光電圖像監測沖蝕試驗裝置

有效

• 申請號: 201010140130.7
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN101825543A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 偶國富;黃軍輝;金浩哲;鄭智劍;陸戴
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;H04N5/225;G06T7/00;G03B15/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種應用于管道多相流沖蝕過程的試驗方法，具體的說是涉及 一種環道式多相流光電圖像監測沖蝕試驗裝置。

背景技術

管道多相流的研究是流體力學研究的國際研究熱點和難題，管道多相流動 涉及動量傳遞、傳熱、傳質、化學反應等諸多關聯過程，管內流體的流型、流 速、壓強、溫度等物理參數往往經歷著一個時常變化的過程，對管內各相介質 的相互作用、各相介質與壁面間的相互作用以及多重作用的研究更是一個復雜 的過程。特別在石化和工礦企業的裝置中，多相流物料的管道輸送極為常見， 復雜介質的管道內部汽-液-固流動對設備運行、壽命的影響研究，對設備的腐蝕 和防護及其重要。

對管道內部流體的沖蝕試驗研究可分為三類：單相流、雙相流和多相流。 單相流沖蝕是由管道內部流動的單相腐蝕流體造成的，對其研究開展較早，較 雙相流和多相流沖蝕研究簡單；多相流沖蝕涉及汽、液、固等復雜介質的配比 和組成，其過程較復雜，在工業生產中也最為常見，與工程生產實際關聯最為 密切，但研究工作尚不夠深入。

當前最為普遍的沖蝕實驗方法和設備是旋轉式實驗法和管流實驗，對實驗 的設備和工具要求較高。管道壁面的物理、化學變化過程是個沖刷和腐蝕相互 協同作用的過程，同時管道內部存在高壓、高溫的工況，因此對實驗設備的承 壓、耐溫條件具有嚴格要求。而大部分傳統測試方法和設備在管道沖蝕實驗中 并不可行，而理論可行的實驗方法和設備卻往往價格高昂、風險大，效果也不 明顯。

旋轉式實驗方法是通過管道中流體流速、流型的模擬，對沖蝕材料的工作 情況進行循環沖刷，具有設備簡單、價格低、體積小等有點，是使用較為廣泛 的方法；管流實驗方法更加貼近和符合實際管道流體流動過程，采取模擬實際 工程管系系統，配備齊全的控制、測試系統，但是對設備的防漏、承壓、耐高 溫等條件要求更為苛刻。管流實驗方法直接模擬管道沖蝕，直接控制管道多相 流的流速、流態，其力學模型與工程實際最為貼近，因此實驗結果直接與工程 應用相關聯，更易于直觀解釋說明實際管道多相流沖蝕過程。

環道式多相流沖蝕實驗采取了管流實驗的思想，直接模擬工業管道多相流 過程，配置儲罐、循環泵、管道和控制閥等相關設備和儀器，對測試試件進行 循環沖蝕。對沖蝕管道重點研究部位進行監視和測試，能夠直觀地表征管壁重 點部位的物理、化學變化過程和掌控管道內部的流體流型、流態，對多相流的 流體流速、相態等流體動力學參數以及管束材料的沖蝕臨界特性等的深入分析 提供清晰、直接的數據信息。

發明內容

本發明的目的在于提供一種環道式多相流光電圖像監測沖蝕試驗裝置，可 有效對管道多相流的沖蝕過程進行直觀地監控、研究，對管道多相流的流體動 力學過程、化學、物理等綜合復雜的變化過程進行監控和分析。

為了達到上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

1)環道式沖蝕試件管段：由直管段和直管段通過模型沖蝕彎管聯接組成； 模型沖蝕彎管背部開有測試孔，待測沖蝕試件經橡膠墊圈與測試孔配合，安裝 待測沖蝕試件后的模型沖蝕彎管與開測試孔前的彎管原形一致，固定擋板通過 螺栓、緊固螺母加固待測沖蝕試件、橡膠墊圈和模型沖蝕彎管之間的貼合程度；

2)模型沖蝕彎管正內側安裝監測視窗，監測視窗兩側的模型沖蝕彎管上對 稱安裝照明窗口；監測視窗與CCD鏡頭配合，對待測沖蝕試件進行監測；兩個 照明窗口上的LED光源經過照明窗口照射至待測沖蝕試件監測區域，運用圖像 處理分析系統監測模型沖蝕彎管內部多相流的流動、物理過程和待測沖蝕試件 的腐蝕、形變。

本發明具有的有益效果是：

通過對環道式多相流沖蝕過程進行攝像監測，研究多相流體在管道內部的 流型、流態和物理、化學等復雜變化過程，能夠更好地研究管道多相流的流體 動力學過程、管道腐蝕變化過程、工作狀態等；對管道多相流的監測過程所需 的光源由外接可調節的LED光源提供，拆卸方便，攝像監測效果可達到最優化； 沖蝕試件可靈活拆卸、安裝，可模擬不同材料的沖蝕過程和腐蝕情況；裝置結 構簡單、移動方便，可以模擬不同工況下的多相流沖蝕過程，尤其可對多相流 中主要成分為氣相的沖蝕監測效果最為明顯。

附圖說明

圖1是本發明環道式沖蝕試件的結構示意圖。

圖2是本發明的模型沖蝕彎管的結構圖。

圖3是圖2拆去固定擋板后的A-A截面視圖。