氣固兩相沖蝕磨損試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及沖蝕磨損試驗裝置，尤其是涉及一種氣固兩相沖蝕磨損試驗裝置。
【背景技術】
[0002]在鋼鐵、機械及石化等工程領域存在大量的氣固兩相流動體系，如兩相葉輪機械、氣力輸送及除塵裝置等由于氣流中的固粒速度很大，而且經(jīng)常偏離流線，所以會對壁面產(chǎn)生沖蝕磨損，影響正常生產(chǎn)并帶來事故隱患因此有必要研宄該類流動體系的壁面磨損行為。
[0003]通?？刹捎脙煞N方法來減輕壁面磨損:一是提高壁面材料的抗磨性，如使用耐磨材料、在壁面上鍍覆耐磨材料或?qū)Ρ诿孢M行改性處理等。二是根據(jù)氣固兩相流理論，通過改變壁面形狀來改變近壁流場的條件，從而影響固粒的速度和軌跡，最終減輕固粒對壁面的磨損，如沖擊角度、速度等對磨損的影響。
[0004]在試驗室模擬高溫高速氣固兩相流試驗時，由于系統(tǒng)復雜、部件多以及氣固兩相流傳輸管路長，需要預熱和穩(wěn)定的時間長，試驗運行成本很高，故研制了一種高溫高速氣固兩相沖蝕磨損試驗裝置。它由壓縮機供氣站(即冷氣源)及燃燒系統(tǒng)(即高溫氣源)、固體顆粒加料系統(tǒng)、試驗段和排氣系統(tǒng)。其中氣源及燃燒系統(tǒng)、加料系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)是公共部分，對不同試驗研宄對象更換試驗段即可。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對上述【背景技術】中所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種氣固兩相沖蝕磨損試驗裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
本發(fā)明的第一壓縮機經(jīng)穩(wěn)壓罐、干燥器與燃燒室相連，第一壓縮機出口接壓力表，燃料噴嘴和點火裝置安裝在燃燒室上，加料器與天平相連后與第二壓縮機均接到顆?；旌掀魃?，燃燒室產(chǎn)生的高溫氣體的一路經(jīng)針閥、輔助加熱管后接入有機玻璃測試段的一個進口，燃燒室產(chǎn)生的高溫氣體的另一路和顆?；旌掀黝w粒的出口經(jīng)兩相加速裝置后接入有機玻璃測試段的另一個進口，在有機玻璃測試段中的氣固兩相顆粒群以預定的速度V，打到安裝角度為α的靶材料上，有機玻璃測試段上分別接有熱偶和分離器，分離器經(jīng)閥門與大氣相通，有機玻璃測試段外裝有CCD相機，CCD相機對準有機玻璃測試段中的靶材料，CCD相機與計算機連接，采用PIV測試技術，CCD相機及計算機來觀測記錄氣固兩相打到靶材上的運動情況。
[0007]所述靶材料的安裝角度α為30°~90°，最佳角度為30°、45°、60°、70°、75°、80°、85°、90、
[0008]所述顆粒混合器為具有收縮、縮放或擴張型不同類型的Iaval噴管。
[0009]本發(fā)明具有的有益的效果是:
本發(fā)明的有機玻璃測試段由超耐高溫有機玻璃制成，的氣固兩相以預定的速度、角度打到測試段中的靶材料上?？捎肞iv測試技術，CCD相機及計算機來觀測記錄氣固兩相打到靶材上的運動情況。從而研宄微米級顆粒打到靶材料上的沖擊反彈規(guī)律及對靶材料的變形及腐蝕情況。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0011 ] 圖2是沖擊反彈示意圖。
[0012]圖1中:1、第一壓縮機，2、壓力表，3、穩(wěn)壓罐，4、干燥器，5、燃燒室，6、點火裝置，7、顆?；旌掀?；8、第二壓縮機；9、加料器，10、電子天平，11、熱耦，12、微米級顆粒群，13、靶材料，14、分離器，15、有機玻璃測試段，16、計算機，17、(XD相機，18、兩相加速器，19、輔助加熱管，20、針閥，21、燃料噴嘴，22、顆粒群入射方向，23、顆粒群反射方向。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的結構是:第一壓縮機I經(jīng)穩(wěn)壓罐3、干燥器4與燃燒室5相連，第一壓縮機I出口接壓力表2，燃料噴嘴21和點火裝置6安裝在燃燒室5上，加料器9與天平10相連后與第二壓縮機8均接到顆?；旌掀?上，燃燒室產(chǎn)生的高溫氣體的一路經(jīng)針閥20、輔助加熱管19后接入有機玻璃測試段15的一個進口，燃燒室5產(chǎn)生的高溫氣體的另一路和顆粒混合器7顆粒的出口經(jīng)兩相加速裝置18后接入有機玻璃測試段15的另一個進口，在有機玻璃測試段15中的氣固兩相顆粒群12以預定的速度V，打到安裝角度為α的靶材料13上，有機玻璃測試段15上分別接有熱偶11和分離器14，分離器14經(jīng)閥門與大氣相通，有機玻璃測試段15外裝有CCD相機17，CCD相機17對準有機玻璃測試段15中的靶材料13，CXD相機17與計算機16連接，采用PIV測試技術，CXD相機17及計算機16來觀測記錄氣固兩相打到靶材13上的運動情況。
[0015]所述靶材料13的安裝角度α為30°~90°，最佳角度為30°、45°、60°、70°、75°、80°、85ο、90οο
[0016]所述顆?；旌掀?為具有收縮、縮放或擴張型不同類型的Iaval噴管。
[0017]本發(fā)明的工作原理:
空氣壓縮機I提供壓縮空氣，在穩(wěn)壓罐3中形成穩(wěn)定氣壓的氣流，再通過干燥器4將氣體中的水分吸收，氣體進入到燃燒室5中在點火裝置6的點火下，與燃料噴嘴21噴出的燃料充分混合后點燃。燃燒后產(chǎn)生的高溫氣體G1。高溫氣體Gl —部分用來驅(qū)動顆粒群，一部分經(jīng)加熱后進入到測試段15中，用來調(diào)整測試段中的溫度。
[0018]天平10稱量質(zhì)量為mQ的微米級sic顆粒粉末，由加料器9加入顆?；旌掀?中，與壓縮機8提供的壓縮氣體進行充分混合后，在高溫氣體Gl的驅(qū)動下進入到兩相加速器18中，使得顆粒群獲得速度V、溫度為T的條件。
[0019]氣固兩相以預定的速度V、安裝角度為α打到測試段中的靶材料13上。可用PIV測試技術，CCD相機17及計算機16來觀測記錄氣固兩相打到靶材13上的運動情況，從而研宄微米級顆粒打到靶材料上的沖擊反彈規(guī)律及對靶材料的變形及腐蝕情況。其中測試段由超耐高溫有機玻璃制成。在測試段上裝有熱耦，用來測量測試段的溫度。
[0020]測試段的氣固兩相進入到分離器，將固體顆粒沉積后，氣體排出大氣。
[0021]可變參數(shù):
(I)速度V:兩相的速度由兩相加速器18來調(diào)節(jié)，兩相加速器為不同類型的Iaval噴嘴:縮放型、擴張型、收縮型。Laval噴管可將顆粒群速度加速到亞聲速、跨聲速和超聲速。
[0022](2)溫度T:兩相的溫度可由燃燒室中燃料的類型、輔助加熱部分來進行控制。其中熱耦11監(jiān)測測試段15的溫度。
[0023](3)壓力P:兩相的壓力由壓縮機來控制。
[0024](4)載荷比μ:載荷比μ為所加sic顆粒質(zhì)量與1g的sic顆粒的比值。天平10用來控制裝載比μ的大小。
[0025](5)靶材料:可以更換不同材料的靶材料。靶材料為受試件，可為合金或非金屬材料。
[0026]本發(fā)明可研宄如下內(nèi)容:
研宄微米級顆粒打到靶材料上的沖擊反彈規(guī)律及對靶材料的變形及腐蝕情況。
[0027](I)沖擊反彈規(guī)律:研宄不同粒徑的顆粒群打到靶材(13)上的入射角α、反射角β與可變參數(shù)的關系，如圖2所示，22為顆粒群入射方向；23為顆粒群反射方向。
[0028](2)氣固兩相對靶材料的沖蝕:速度為V、溫度為T的氣固兩相流對靶材料的沖擊持續(xù)一定的時間t后，取出材料。測量革E材料的質(zhì)量損失Δηι，可得失重率ε。ε=Δηι/(v.t) ο研宄失重率ε與各可變參數(shù)的關系。
【主權項】
1.一種氣固兩相沖蝕磨損試驗裝置，其特征在于:第一壓縮機(I)經(jīng)穩(wěn)壓罐(3)、干燥器⑷與燃燒室(5)相連，第一壓縮機⑴出口接壓力表(2)，燃料噴嘴(21)和點火裝置(6)安裝在燃燒室(5)上，加料器(9)與天平(10)相連后與第二壓縮機(8)均接到顆粒混合器(7)上，燃燒室產(chǎn)生的高溫氣體的一路經(jīng)針閥(20)、輔助加熱管(19)后接入有機玻璃測試段(15)的一個進口，燃燒室(5)產(chǎn)生的高溫氣體的另一路和顆粒混合器(7)顆粒的出口經(jīng)兩相加速裝置(18)后接入有機玻璃測試段(15)的另一個進口，在有機玻璃測試段(15)中的氣固兩相顆粒群(12)以預定的速度V，打到安裝角度為α的靶材料(13)上，有機玻璃測試段(15)上分別接有熱偶(11)和分離器(14)，分離器(14)經(jīng)閥門與大氣相通，有機玻璃測試段(15)外裝有CCD相機(17)，CCD相機(17)對準有機玻璃測試段(15)中的革巴材料(13)，CCD相機(17)與計算機(16)連接，采用PIV測試技術，CCD相機(17)及計算機(16)來觀測記錄氣固兩相打到靶材(13)上的運動情況。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種氣固兩相沖蝕磨損試驗裝置，其特征在于:所述靶材料(13)的安裝角度 α 為 30。~90。，最佳角度為 30。、45。、60。、70。、75。、80。、85。、90。。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種氣固兩相沖蝕磨損試驗裝置，其特征在于:所述顆?；旌掀?7)為具有收縮、縮放或擴張型不同類型的Iaval噴管。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣固兩相沖蝕磨損試驗裝置。第一壓縮機經(jīng)穩(wěn)壓罐、干燥器與燃燒室相連，燃料噴嘴和點火裝置安裝在燃燒室上，加料器與第二壓縮機均接到顆?；旌掀魃?，燃燒室產(chǎn)生的高溫氣體的一路經(jīng)針閥、輔助加熱管后接入有機玻璃測試段的一個進口，另一路和顆?；旌掀黝w粒的出口經(jīng)兩相加速裝置后接入測試段的另一個進口，在測試段中氣固兩相顆粒群打到靶材料上，測試段上接有熱偶和分離器，分離器與大氣相通，CCD相機對準測試段中的靶材料，用PIV測試技術和計算機來觀測記錄氣固兩相打到靶材上的運動情況。本發(fā)明可研究微米級顆粒打到靶材料上的沖擊反彈規(guī)律及對靶材料的變形及腐蝕情況。
【IPC分類】G01N3-56
【公開號】CN104568631
【申請?zhí)枴緾N201510031096
【發(fā)明人】章利特, 郝李娜, 王天航, 施紅輝, 陳婉君
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月21日