[发明专利]环道式多相流光电图像监测冲蚀试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于管道多相流冲蚀过程的试验方法，具体的说是涉及 一种环道式多相流光电图像监测冲蚀试验装置。

背景技术

管道多相流的研究是流体力学研究的国际研究热点和难题，管道多相流动 涉及动量传递、传热、传质、化学反应等诸多关联过程，管内流体的流型、流 速、压强、温度等物理参数往往经历着一个时常变化的过程，对管内各相介质 的相互作用、各相介质与壁面间的相互作用以及多重作用的研究更是一个复杂 的过程。特别在石化和工矿企业的装置中，多相流物料的管道输送极为常见， 复杂介质的管道内部汽-液-固流动对设备运行、寿命的影响研究，对设备的腐蚀 和防护及其重要。

对管道内部流体的冲蚀试验研究可分为三类：单相流、双相流和多相流。 单相流冲蚀是由管道内部流动的单相腐蚀流体造成的，对其研究开展较早，较 双相流和多相流冲蚀研究简单；多相流冲蚀涉及汽、液、固等复杂介质的配比 和组成，其过程较复杂，在工业生产中也最为常见，与工程生产实际关联最为 密切，但研究工作尚不够深入。

当前最为普遍的冲蚀实验方法和设备是旋转式实验法和管流实验，对实验 的设备和工具要求较高。管道壁面的物理、化学变化过程是个冲刷和腐蚀相互 协同作用的过程，同时管道内部存在高压、高温的工况，因此对实验设备的承 压、耐温条件具有严格要求。而大部分传统测试方法和设备在管道冲蚀实验中 并不可行，而理论可行的实验方法和设备却往往价格高昂、风险大，效果也不 明显。

旋转式实验方法是通过管道中流体流速、流型的模拟，对冲蚀材料的工作 情况进行循环冲刷，具有设备简单、价格低、体积小等有点，是使用较为广泛 的方法；管流实验方法更加贴近和符合实际管道流体流动过程，采取模拟实际 工程管系系统，配备齐全的控制、测试系统，但是对设备的防漏、承压、耐高 温等条件要求更为苛刻。管流实验方法直接模拟管道冲蚀，直接控制管道多相 流的流速、流态，其力学模型与工程实际最为贴近，因此实验结果直接与工程 应用相关联，更易于直观解释说明实际管道多相流冲蚀过程。

环道式多相流冲蚀实验采取了管流实验的思想，直接模拟工业管道多相流 过程，配置储罐、循环泵、管道和控制阀等相关设备和仪器，对测试试件进行 循环冲蚀。对冲蚀管道重点研究部位进行监视和测试，能够直观地表征管壁重 点部位的物理、化学变化过程和掌控管道内部的流体流型、流态，对多相流的 流体流速、相态等流体动力学参数以及管束材料的冲蚀临界特性等的深入分析 提供清晰、直接的数据信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环道式多相流光电图像监测冲蚀试验装置，可 有效对管道多相流的冲蚀过程进行直观地监控、研究，对管道多相流的流体动 力学过程、化学、物理等综合复杂的变化过程进行监控和分析。

为了达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1)环道式冲蚀试件管段：由直管段和直管段通过模型冲蚀弯管联接组成； 模型冲蚀弯管背部开有测试孔，待测冲蚀试件经橡胶垫圈与测试孔配合，安装 待测冲蚀试件后的模型冲蚀弯管与开测试孔前的弯管原形一致，固定挡板通过 螺栓、紧固螺母加固待测冲蚀试件、橡胶垫圈和模型冲蚀弯管之间的贴合程度；

2)模型冲蚀弯管正内侧安装监测视窗，监测视窗两侧的模型冲蚀弯管上对 称安装照明窗口；监测视窗与CCD镜头配合，对待测冲蚀试件进行监测；两个 照明窗口上的LED光源经过照明窗口照射至待测冲蚀试件监测区域，运用图像 处理分析系统监测模型冲蚀弯管内部多相流的流动、物理过程和待测冲蚀试件 的腐蚀、形变。

本发明具有的有益效果是：

通过对环道式多相流冲蚀过程进行摄像监测，研究多相流体在管道内部的 流型、流态和物理、化学等复杂变化过程，能够更好地研究管道多相流的流体 动力学过程、管道腐蚀变化过程、工作状态等；对管道多相流的监测过程所需 的光源由外接可调节的LED光源提供，拆卸方便，摄像监测效果可达到最优化； 冲蚀试件可灵活拆卸、安装，可模拟不同材料的冲蚀过程和腐蚀情况；装置结 构简单、移动方便，可以模拟不同工况下的多相流冲蚀过程，尤其可对多相流 中主要成分为气相的冲蚀监测效果最为明显。

附图说明

图1是本发明环道式冲蚀试件的结构示意图。

图2是本发明的模型冲蚀弯管的结构图。

图3是图2拆去固定挡板后的A-A截面视图。