[发明专利]水环真空泵内减阻剂减阻效应实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减阻剂溶液在水环真空泵内流动的减阻特性实验装置及测试方法，用于比较不同减阻剂对水环真空泵的减阻效果。

背景技术

减阻剂可大幅降低流体流动阻力，已广泛应用于石油运输、消防灭火、输水系统等领域，并产生了显著的社会效益和经济效益。然而，现有研究主要集中于减阻剂对管流条件下的减阻效果评价，鲜有涉及减阻剂对流体机械的减阻特性研究。近来，专利“一种采用高分子减阻剂提高瓦斯抽放水环真空泵效率的方法”（申请号：2017104002298）报道了高分子减阻剂对水环真空泵效率提升的显著作用，仅煤矿领域可年节电量在25亿kW•h以上，对我国煤矿实现节能减排的目标具有里程碑的意义。

专利CN 200710117757.9、CN 200910022073.X均公布了减阻剂对液体管流条件下的减阻效果实验装置，所不同的是，专利CN 200910022073.X 针对表面活性剂减阻剂产生泡沫的问题做了进一步的改进。专利 CN 200910218500.1 建立了圆管内两相流条件下减阻效果装置。以上专利均是以圆管为对象，研究减阻剂在不同浓度下的减阻效果。

但是，减阻剂的减阻效果好坏还与其所处的流动雷诺数范围、溶液温度、减阻持久性等参数有关，现有装置并未考虑。重要的是，关于减阻剂对水环真空泵减阻效果评价的实验装置还未建立，这对进一步寻找适合水环真空泵运行工况的减阻剂是不利的。

发明内容

本发明目的是克服已有技术中的不足，提供一种温度和流动雷诺数可控、具有循环剪切功能的水环真空泵内减阻剂减阻实验装置，用于测试不同减阻剂在浓度、温度、雷诺数等条件下对水环真空泵流动阻力的减阻性能，优选最优减阻剂，为工程应用提供基础数据。

本发明为实现发明目采用的技术方案：一种减阻剂溶液在水环真空泵内流动的减阻特性实验装置，包括：变频仪、电机、水环真空泵、压力传感器、气量流量计、数据采集及控制装置、储液罐。其特征在于：所述变频仪连接电机，电机通过转速转矩传感器连接水环真空泵；所述水环真空泵的进气管依次连接气量调节阀、气量流量计和压力传感器。所述排气管伸入储液罐中，储液罐通过补液管连接水环真空泵，补液管上连接控制阀和转子流量计。所述储液罐内设有加热器和温度传感器，还设有搅拌器。

所述数据采集及控制装置采集由转速转矩传感器、压力传感器、气量流量计、温度传感器传输的轴功率、压力、气量和温度四个参数，并调节变频仪和气量调节阀的转速和开度。

本发明提出的使用本发明实验装置测试减阻剂溶液在水环真空泵内流动的减阻特性方法，包括以下步骤：

步骤1．添加纯水到储液罐中，不加减阻剂。

步骤2．使用上述减阻剂溶液在水环真空泵内流动的减阻特性实验装置，控制水温、转速两个参数中的一个，在不同水温（转速）条件下，通过气量调节阀测量不同负压工况下模型水环真空泵的轴功率和气量，计算水环真空泵的效率。

步骤3．向储液罐中加入不同浓度的被检测减阻剂，采用搅拌器充分混合均匀；重复步骤2的操作，获得在不同减阻剂浓度、溶液温度、转速条件下的水环真空泵效率。

步骤4. 在负压-60kPa工况下，测试减阻溶液在水环真空泵中长时间运行时，水环真空泵的效率变化趋势，记录相同时间间隔下泵效率的数据。

步骤5．测试数据的处理，水环真空泵减阻率按添加减阻剂前后的相对变化率计算，即DR=（η_DR-η_水）/η_水；式中，DR为水环真空泵减阻率，η_DR为添加减阻剂后的水环真空泵效率，η_水为没有添加减阻剂时的水环真空本效率。

本发明实验装置，适用于评价不同种类减阻剂在不同浓度、温度、雷诺数等条件下的减阻效果及其减阻持久性；同时，提供了一种评价减阻效果的测试方法，该方法以水环真空泵效率作为评价对象，充分考虑了因介质不同可能造成的气量、轴功率不同的不确定性因素，为优选出适合水环真空泵运行工况的减阻剂提供数据基础，该方法简单可靠。

附图说明

图1是本发明的减阻剂溶液在水环真空泵内流动的减阻特性实验装置。

图中：1、变频仪；2、电机；3、转速转矩传感器；4、水环真空泵；5、压力传感器；6、气量流量计；7、气量调节阀；8、进气管；9、排气管；10、温度传感器；11、加热器；12、储液罐；13、搅拌器；14、数据采集及控制装置；15、转子流量计；16、补液管；17、控制阀。

具体实施方式