一種高粘度流體溫度特性測試試驗臺及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種高粘度流體溫度特性測試試驗臺及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]原油或石油加工產(chǎn)品(如:化工原料、潤滑劑、石蠟、瀝青等)通常表現(xiàn)出較高粘度，這導(dǎo)致此類流體在利用管路轉(zhuǎn)運過程中管路阻力較大，流動性能差。同時，該類流體普遍具有較為明顯的粘溫特性，即溫度升高，流體的粘度下降，流動性能變好。
[0003]然而，目前高粘度流體溫度特性的研究多為定性分析，缺乏定量研究。粘溫特性無法實現(xiàn)較好的現(xiàn)場應(yīng)用效果。例如，重質(zhì)原油在通過管路輸送過程中，多需采用加熱的方法降低原油的粘度，然而加熱溫度和時間等關(guān)鍵參數(shù)僅憑借經(jīng)驗進(jìn)行估算。長距離的管路輸運過程中，管路阻力無法精確評估，造成了栗送設(shè)備性能參數(shù)選擇的盲目性。另一方面，大多高粘性流體在管路流動過程中，存在較為明顯的壁滑移效應(yīng)，這對流體的輸送具有明顯促進(jìn)作用。壁滑移與流體流速、管路材質(zhì)、管徑、管壁粗糙度、流體溫度等均具有直接關(guān)系，為多重因素耦合影響。但是，目前關(guān)于這方面的研究還沒有相應(yīng)的測試裝置及方法，研究同樣僅局限在定性分析。此外，高粘度流體在加熱過程中，熱交換效率低，常出現(xiàn)加熱時間長、加熱不均的現(xiàn)象，這對流體流動的準(zhǔn)確評價存在一定困難，實驗誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高粘度流體溫度特性測試試驗臺及方法，實現(xiàn)測試管路內(nèi)部流體精確控溫、大跨度流速控制以及多重因素耦合影響下的圓管流動性能研究。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:一種高粘度流體溫度特性測試試驗臺，包括液壓系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、水浴循環(huán)加熱系統(tǒng)、流體輸送缸一、流體輸送缸二、測試管路和橢圓齒輪流量計；
[0006]液壓系統(tǒng)包括液壓缸一和液壓缸二，液壓缸一的活塞桿通過聯(lián)軸器連接流體輸送缸一的活塞桿，液壓缸二的活塞桿通過聯(lián)軸器連接流體輸送缸二的活塞桿，流體輸送缸一缸體直徑小于流體輸送缸二缸體直徑，流體輸送缸一的無桿腔和流體輸送缸二的無桿腔均設(shè)有入液口和出液口，流體輸送缸二的出液口連接流體輸送缸一的入液口 ；
[0007]水浴循環(huán)加熱系統(tǒng)包括恒溫水浴槽、水槽一、水槽二、熱水栗一、熱水栗二和熱水栗三，熱水栗三的出口和熱水栗二的入口分別連接水槽一，熱水栗二的出口和熱水栗一的入口分別連接水槽二，熱水栗一的出口和熱水栗三的出口分別連接恒溫水浴槽；
[0008]測試管路包括水浴加熱段和測試段，水浴加熱段設(shè)置在水槽一內(nèi)，測試段設(shè)置在水槽二內(nèi)，水浴加熱段的入液端與流體輸送缸一的出液口相連并設(shè)置有壓力表，水浴加熱段的出液端與測試段的入液端相連，測試段的出液端與橢圓齒輪流量計的入口相連，橢圓齒輪流量計的出口設(shè)有收集裝置；
[0009]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括出口端壓力傳感器、入口端壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和工控機(jī)，出口端壓力傳感器設(shè)置在測試段的出液端與橢圓齒輪流量計的入口之間，入口端壓力傳感器設(shè)置在水浴加熱段的出液端與測試段的入液端之間，出口端壓力傳感器的信號輸出端和入口端壓力傳感器的信號輸出端均通過數(shù)據(jù)采集卡連接工控機(jī)的信號輸入端。
[0010]進(jìn)一步的，所述液壓系統(tǒng)包括栗站、溢流閥、電磁換向閥、節(jié)流調(diào)速閥、液壓缸一和液壓缸二，栗站的出液口分別連接電磁換向閥的入液口和溢流閥的入液口，電磁換向閥的出液口和溢流閥的出液口分別連接栗站的回液口，電磁換向閥的換液口一通過節(jié)流調(diào)速閥分別連接液壓缸一的液壓接口一和液壓缸二的液壓接口一，液壓缸一的液壓接口二和液壓缸二的液壓接口二分別連接電磁換向閥的換液口二。
[0011]根據(jù)上述測試試驗臺的高粘度流體溫度特性測試方法:測試之前，依靠液壓系統(tǒng)推動流體輸送缸一和流體輸送缸二內(nèi)的流體進(jìn)入測試管路的水浴加熱段和測試段進(jìn)行水浴加熱，水浴加熱依賴熱水栗一、熱水栗二和熱水栗三將恒溫水浴槽中的熱水栗送至水槽一和水槽二中，并最終依賴熱水栗一使熱水回至恒溫水浴槽，構(gòu)成對測試管路的水浴加熱段和測試段內(nèi)高粘度流體的循環(huán)水浴加熱；測試過程中，利用水浴加熱段的流體對測試段進(jìn)行一段時間內(nèi)的恒溫流體補(bǔ)充，通過出口端壓力傳感器和入口端壓力傳感器對該溫度下測試段內(nèi)部流體的壓降進(jìn)行測試，通過橢圓齒輪流量計考察測試過程中通過測試管路的流體流量。
[0012]進(jìn)一步的，測試過程中，液壓系統(tǒng)分別推動較小缸徑的流體輸送缸一的活塞桿和較大缸徑的流體輸送缸二的活塞桿以相同速度運動，流體輸送缸一、流體輸送缸二推出的高粘度流體流量不同，實現(xiàn)雙速輸送，進(jìn)而可實現(xiàn)大跨度流速控制區(qū)域下溫度對高粘度流體圓管流動性能影響的測試。
[0013]進(jìn)一步的，通過更換所述測試段管路的材質(zhì)、管徑和管壁粗糙度，進(jìn)而考察多重因素耦合影響下溫度對高粘度流體圓管流動影響的變化規(guī)律。
[0014]有益效果:1、測試試驗臺可精確控溫，最大限度消除流體內(nèi)部存在的溫度梯度，減小實驗誤差；2、采用雙缸結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)大跨度流速控制；3、可考察不同管路材質(zhì)、管壁表面粗糙度、管徑等的影響，探究多重因素耦合影響規(guī)律；4、高粘度流體流動過程中為活塞流形態(tài)，本試驗臺依靠等溫流體的驅(qū)逐流動，可以保證測試過程中流體溫度為恒定值。該試驗臺及測試方法克服了現(xiàn)有高粘度流體溫度特性測試過程中存在的諸多不足。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體系統(tǒng)原理圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)原理圖；
[0017]圖3是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理圖。
[0018]圖中:1_液壓系統(tǒng)，2-流體輸送缸一，3_手動球閥一，4_水浴加熱段，5-水槽一，6-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，7-橢圓齒輪流量計，8-收集裝置，9-測試段，10-水槽二，11-熱水栗一，12-熱水栗二，13-恒溫水浴槽，14-熱水栗三，15-壓力表，16-手動球閥二，17-手動球閥三，18-流體輸送缸二，19-聯(lián)軸器，101-栗站，102-溢流閥，103-電磁換向閥，104-液壓缸一，105-液壓缸二，106-手動球閥組，107-節(jié)流調(diào)速閥，601-數(shù)據(jù)采集卡，602-出口端壓力傳感器，603-入口端壓力傳感器，604-工控機(jī)?！揪唧w實施方式】:
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0020]如圖1至3所示，本發(fā)明的高粘度流體溫度特性測試試驗臺包括液壓系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6、水浴循環(huán)加熱系統(tǒng)、流體輸送缸一 2、流體輸送缸二 18、測試管路和橢圓齒輪流量計7 ο
[0021]所述液壓系統(tǒng)1包括栗站101、溢流閥102、電磁換向閥103、節(jié)流調(diào)速閥107、液壓缸一 104和液壓缸二 105，栗站101的出液口分別連接電磁換向閥103的入液口和溢流閥102的入液口，電磁換向閥103的出液口和溢流閥102的出液口分別連接栗站101的回液口，電磁換向閥103的換液口一通過節(jié)流調(diào)速閥107分別連接液壓缸一 104的液壓接口一和液壓缸二 105的液壓接口一，液壓缸一 104的液壓接口二和液壓缸二 105的液壓接口二分別連接電磁換向閥103的換液口二。在節(jié)流調(diào)速閥107與液壓缸一 104的液壓接口一和液壓缸二 105的液壓接口一的連接管路上，以及液壓缸一 104的液壓接口二和液壓缸二 105的液壓接口二與電磁換向閥103的換液口二的連接管路上均設(shè)有手動球閥組106。
[0022]液壓缸一 104的活塞桿通過聯(lián)軸器19連接流體輸送缸一 2的活塞桿，液壓缸二105的活塞桿通過聯(lián)軸器19連接流體輸送缸二 18的活塞桿，流體輸送缸一 2缸體直徑小于流體輸送缸二 18缸體直徑，流體輸送缸一 2的無桿腔和流體輸送缸二 18的無桿腔均設(shè)有入液口和出液口，流體輸送缸二 18的出液口連接流體輸送缸一 2的入液口。流體輸送缸二18的入液口設(shè)有手動球閥三17，流體輸送缸二 18的出液口與流體輸送缸一 2的入液口的連接管路上設(shè)有手動球閥二 16。
[0023]水浴循環(huán)加熱系統(tǒng)包括恒溫水浴槽13、水槽一 5、水槽二 10、熱水栗一 11、熱水栗二 1