[發明專利]一種聚合物溶液中材料空蝕特性的測定裝置和方法

有效

• 申請號: 201710395538.0
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107421834B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 吳建華;王宇;馬飛;駱超;錢尚拓
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

一種聚合物溶液中材料空蝕特性的測定裝置和方法。裝置包括磁致伸縮振蕩器、裝有聚合物溶液試液的試驗槽和試液循環系統。本發明的方法是靜置聚合物溶液，將達到粘度穩定期的聚合物溶液倒入試驗槽，開啟磁致伸縮振蕩器和試液循環系統，使聚合物溶液在裝置內循環流動；該方法保證了材料空蝕試驗過程中聚合物溶液液體特性穩定，可得到不同濃度和溫度的聚合物溶液對材料空蝕特性的影響。本發明所述的裝置和方法很好地解決了在聚合物溶液中進行材料空蝕試驗過程中聚合物溶液液體特性變化的問題，尤其是粘度顯著降低的問題；提供了探索聚合物溶液中不同材料空蝕規律的方法。

技術領域

本發明涉及測試材料空蝕特性的裝置和方法，尤其涉及一種聚合物溶液中測定材料空蝕特性的裝置和與之相對應的方法。

背景技術

泄水建筑物是大型水電工程的重要組成部分，而高速水流引起的泄水建筑物過流表面空化空蝕問題是當前高壩工程建設中的關鍵技術難題之一。當水溫一定，液面壓力降低到某一臨界值，或者水體流動過程中壓力低于某一臨界值時，水體內氣核(尚未溶解的空氣和蒸汽的微小氣泡)將迅速膨脹，在水中形成肉眼可見的氣泡，這種現象稱之為空化。當氣泡隨水流流動經過高壓區時，汽泡潰滅產生的巨大沖擊力引起附近固體邊界的破壞，這種后果稱之為空蝕。高水頭水工建筑物的空蝕問題引起過水建筑物使用壽命降低并使設備檢修費用大大增加，例如，1983年美國的Glen Canyan工程泄洪洞的空蝕破壞，2001年中國二灘水電站1#泄洪洞的嚴重空蝕破壞等，造成嚴重的經濟損失。

自20世紀70年代以來，眾多學者采用聚合物溶液來研究空蝕的影響因素和變化規律。磁致伸縮振蕩器是目前國際上室內試驗廣泛使用的測試材料空蝕特性的儀器，而進行空蝕試驗時保證溶液的物理特性保持不變，才能得到材料穩定和準確的空蝕特性；而當試液采用聚合物溶液時，由于溶液中聚合物分子是以分子鏈的形式存在，試驗中磁致伸縮振蕩器產生的長時間超聲超聲振動會使分子鏈斷裂，進而引起聚合物降解，粘度顯著減小；而聚合物溶液也會隨放置時間的增長發生降解，使聚合物的粘度變化，影響試驗的穩定性和準確性。

發明內容

本發明提出了一種穩定性好、準確性高的聚合物溶液中材料空蝕特性的測定裝置和方法，可以消除聚合物溶液降解的影響，保證溶液粘度穩定，有助于探索材料的空蝕特性。

本發明采用如下技術方案：

本發明所述一種聚合物溶液中材料空蝕特性的測定裝置，包括磁致伸縮振蕩器和裝有聚合物溶液試液的試驗槽，在所述磁致伸縮振蕩器的變幅桿上設有試件，在試驗槽上連接有試液循環系統，所述試液循環系統包括供液槽、集液槽和隔膜泵，隔膜泵的進、出口分別與供液槽、集液槽連接，并且，所述供液槽的位置高度高于試驗槽，試驗槽的位置高度高于集液槽。

本發明所述一種聚合物溶液中材料空蝕特性的測定方法，

步驟1清洗并烘干、冷卻試件至室溫，再稱取冷卻試件的重量并記錄，然后將試件安裝到磁致伸縮振蕩器的變幅桿的末端，并將試件置于試驗槽內，

步驟2靜置聚合物溶液，使其進入粘度的穩定期并記錄聚合物溶液的粘度、初始濃度，再將聚合物溶液倒進試驗槽，使試件浸入聚合物溶液2～5mm，并在聚合物溶液的冰點與沸點之間選擇至少3個溫度值作為實驗設定的溫度，同時分別將聚合物溶液的溫度維持在所選實驗設定的溫度，并分別在所選實驗設定溫度的聚合物溶液中進行步驟3和4的測定步驟，

步驟3開啟磁致伸縮振蕩器，使試件在聚合物溶液中產生超聲振動，同時，用泵從試驗槽中抽取聚合物溶液后再將聚合物溶液泵回試驗槽，使聚合物溶液形成循環流動，磁致伸縮振蕩器持續工作15分鐘后關閉，取出試件并在清洗、烘干、冷卻至室溫后稱重，記錄稱重結果；然后再將試件安裝到磁致伸縮振蕩器的變幅桿的末端，并將試件置于試驗槽內，調整試件高度，使試件浸入聚合物溶液2～5mm，

步驟4重復步驟3共四次后，將步驟3中磁致伸縮振蕩器持續工作時間更改為30分鐘后重復步驟3共六次，