[发明专利]一种用于测试颗粒浓度与表面损伤关联规律的实验系统

说明书

本发明公开了一种用于测试颗粒浓度与表面损伤关联规律的实验系统，包括包括颗粒流混合段、冲蚀测试段和颗粒收集段；颗粒流混合段用于保证回路中的颗粒分布均匀，冲蚀测试段用于进行颗粒冲蚀测试，颗粒收集段用于暂时收集整个实验装置回路中的颗粒。实验系统中测试弯管可以拆卸，以实现被冲蚀试样的失重量测量。另外，由于颗粒收集装置可以暂时存储颗粒，在测试弯管称重完成后，可以将测试弯管装回冲蚀回路，在现有颗粒积累的基础上进行下一轮的冲蚀实验。本发明提供的实验系统，可以得到时间维度下的颗粒浓度与表面损伤关联规律，为预测管内颗粒冲蚀提供重要的参考依据。

技术领域

本发明涉及颗粒冲蚀领域，尤其涉及一种用于测试颗粒浓度与表面损伤关联规律的实验系统。

背景技术

冲蚀指液体或者固体的小颗粒按照一定速度或者角度对材料表面进行冲击，造成材料损耗的现象或者过程(例如，泥浆对管路的冲蚀，高速雨滴对汽轮机叶片的冲蚀)，该现象广泛存在于石油化工，航空航天，水力输送，矿物加工工程等领域。冲蚀会造成管路，管道配件，阀门以及一些设备的损坏，迫使工厂停车造成生产损失，而更换设备必定产生相应的成本，另外冲蚀的产生也会限制设备的使用寿命。国内外研究人员采用实验方式对不同工况下冲蚀做了大量研究工作，目前比较主流的测试冲蚀的实验装置主要有三种，分别为旋转式冲刷实验装置、射流式冲刷实验装置、管流式冲刷实验装置，它们都有各自的特点，但是大部分实验都是在一定的颗粒浓度和颗粒速度下进行的，得到的结果都是对应工况下的冲蚀速率，并没有考虑被样件表面损伤以及由于冲蚀引起的颗粒浓度增加对后续冲蚀的影响。如果知道颗粒浓度与被冲蚀表面的损伤关联规律，通过对现有设备内部的颗粒浓度进行检测，预测冲蚀的损坏周期，就可以为设备停工检修时间提供理论支撑。因此，设计一种可以测试颗粒浓度增长与物体表面损伤关联规律的实验系统具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种用于测试颗粒浓度与表面损伤关联规律的实验系统，以测量时间维度下测试弯管的表面损伤与颗粒浓度的关系，为揭示管道冲蚀机理提供参考。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于测试颗粒浓度与表面损伤关联规律的实验系统，该系统包括包括颗粒流混合段、冲蚀测试段和颗粒收集段，所述颗粒流混合段、冲蚀测试段和颗粒收集段依次连接构成回路；

所述颗粒流混合段用于保证回路中的颗粒分布均匀，包括水箱、搅拌机和第一耐磨耐蚀泵；所述水箱用于盛装实验介质，实验介质包括液体和固体颗粒，固体颗粒为金属颗粒，所述搅拌机用于搅拌水箱中的实验介质，使得颗粒在水箱中分布均匀；所述第一耐磨耐蚀泵用于控制管道中的液体流速。

所述冲蚀测试段用于进行颗粒冲蚀测试，包括阀门、第一压力计、流量计、第二压力计、测速探头和测试弯管；从第一耐磨耐蚀泵流出的实验介质依次通过阀门、第一压力计、流量计、第二压力计和测速探头，经过测试弯管并流出；所述阀门用于控制回路中实验介质的流动，所述第一压力计和第二压力计分别测量第一耐磨耐蚀泵出口处和经过流量计后的介质压力，所述流量计用于测量回路中实验介质的实时流量，所述测速探头用于测量进入测试弯管前实验介质的流速，所述测试弯管为一种可拆卸式的水平弯管，弯管的整个内壁用于放置测试的试样；根据颗粒冲蚀试样的时间以及试样失重量,得到时间维度下的颗粒浓度与表面损伤关联规律；

所述颗粒收集段用于暂时收集整个回路中的颗粒，包括颗粒收集装置、第二耐磨耐蚀泵和止回阀；所述颗粒收集装置由磁吸装置、第一滤网和第二滤网组成，所述磁吸装置在收集颗粒时通电带磁，吸引实验介质中的金属颗粒，当需要释放颗粒时，磁吸装置断电；所述第一滤网和第二滤网主动控制开闭，所述第二耐磨耐蚀泵用于在收集颗粒阶段开启，加快颗粒收集效率；所述止回阀用于保证实验介质单向流动。

进一步地，所述水箱自带开关，在实验介质流入回路之前保持水箱关闭，有利于水箱内部的颗粒分布均匀。

进一步地，水箱为可视化设计，便于观察内部液体与颗粒的混合情况。