CN104792639B - 超音速气固两相流高温冲蚀磨损试验装置的试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超音速气固两相流高温冲蚀磨损试验装置的试验台。箱体置于台架上，箱体内的底部中心装有螺旋升降台，其上部与角度调节台联接，角度调节台中心开有通孔，联接螺栓依次穿过角度调节台两侧面、刻度指针和紧固垫片的中心孔后用螺母固接；电加热板内嵌于角度调节台上端面，其上表面依次放置热传导金属板、待测试件和压盖，用螺栓与角度调节台固定联接，电加热板与温控装置相连；箱体上面插入激波管，其底面插入除尘装置，其侧面插入冷却装置。通过旋转试件，连续改变冲击角度；通过螺旋升降台来调整冲击距离；除尘装置可吸纳粉尘；通过冷却装置的冷却，避免受到高温伤害。本发明可用于冲蚀磨损失效规律的研究和材料抗冲蚀性能的测试。

Description

超音速气固两相流高温冲蚀磨损试验装置的试验台
技术领域
本发明涉及冲蚀磨损性能测试装置，尤其是涉及一种超音速气固两相流高温冲蚀磨损试验装置的试验台。
背景技术
石油、化工、环保等行业的工艺过程中常含有大量的固体颗粒，在含固多相流介质的输运过程中，设备和管道系统极易产生冲蚀磨损等失效问题。特别是在高温、高压差等环境条件下，管道输运系统内多相流介质呈现出更为复杂的流变特性，很难预测冲蚀磨损发生的部位，这是困扰流体传输设备及管道系统安全运行的关键问题。
针对多相流冲蚀磨损造成材料的失效问题，国内外学者已展开大量研究，并设计了一系列的冲蚀磨损试验装置，包含高温冲蚀磨损试验装置。现有的热态、冷态的冲蚀磨损试验装置中试件都是固定的。在冷态气固两相流冲蚀试验中，试件固定在支撑台板上，当需要改变冲击角度和冲击距离的时候，需要中断试验后将试件取下，更换不同角度试件台板，然后再将试件固定上去，操作极为不方便。在热态气固两相流冲蚀试验中，更换角度板的时候，还需考虑冷却的问题，所需的时间较长，试验操作较为困难，且有一定的危险性。
发明内容
针对上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种气固两相流高温冲蚀磨损试验装置的试验台，提高超音速气固两相流冲蚀磨损试验的操作效率，可以实现冲击角度的连续变化及高速冲击距离的准确控制。
气固两相流高温冲蚀磨损试验装置的试验台
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明包括电加热板、热传导金属板、温控装置、除尘装置、冷却装置、角度调节台、螺旋升降台、压盖和箱体；箱体置于台架上，箱体内的底部中心装有螺旋升降台，螺旋升降台上部通过法兰与角度调节台联接，角度调节台中心开有通孔，联接螺栓依次穿过角度调节台两侧面、刻度指针和紧固垫片的中心孔后用螺母固定联接；电加热板内嵌于角度调节台上端面，电加热板上表面依次放置热传导金属板、待测试件和压盖，内六角螺钉依次穿过压盖、待测试件、热传导金属板和电加热板后与角度调节台固定联接，电加热板与温控装置相连；箱体上面中心孔内插入激波管，箱体底面插入除尘装置，箱体侧面插入冷却装置。
所述冷却装置的水平孔的中心位置与待测试件的上表面平齐，处于同一水平面上。
所述温控装置设置漏电保护系统。
所述激波管中心、角度调节台和螺旋升降台同轴安装。
本发明具有的有益效果是：
待测试件安装在角度调节台上，无需拆卸就能通过旋转试件连续改变冲击角度；通过螺旋升降台可精确调整气固两相流的冲击距离；除尘装置可以吸纳粉尘，避免实验人员吸入；通过冷却装置的冷却，既可节约高温试件的取出时间，又可避免实验人员受到高温伤害。本发明结构简单、稳定好、易于加工和制作，操作十分便捷；可用于进行高温、高速条件下设备材料的冲蚀磨损失效规律的研究，以及材料抗冲蚀磨损性能的测试和表征。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的角度调节台主视图。
图3是图2的左视图。
图4是待测试件的俯视图。
图中：1、电加热板，2、热传导金属板，3、待测试件，4、温控装置，5、漏电保护系统，6、除尘装置，7、冷却装置，8、角度调节台，9、螺旋升降台，10、压盖，11、箱体，12、盲孔，13、激波管，14、刻度指针，15、联接螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明包括电加热板1、热传导金属板2、温控装置4、除尘装置6、冷却装置7、角度调节台8、螺旋升降台9、压盖10和箱体11；箱体11置于台架上，箱体11内的底部中心孔内安装螺旋升降台9；螺旋升降台9下端的内圆管和穿越箱体11底部中心的支撑圆管内径壁厚相同，且均开设有外螺纹，内圆管、支撑圆管通过开设有内螺纹的联接块联接，共同构成螺旋升降台9，其中在螺旋升降台9支撑圆管的外侧设置有表示其升降距离的位移刻度。螺旋升降台9上部通过法兰与角度调节台8联接。电加热板1内嵌于角度调节台8的上端面，电加热板1上表面依次放置热传导金属板2、待测试件3和压盖10，内六角螺钉依次穿过压盖10、待测试件3、热传导金属板2和电加热板1后与角度调节台8固定联接，电加热板1上的盲孔12内设置数据线与温控装置4相连，同时考虑到试验安全，温控装置4设置漏电保护系统5；箱体11上面中心孔内插入激波管13，箱体11底面插入除尘装置6，箱体11侧面插入冷却装置7。其中冷却装置7的水平孔的中心位置与待测试件3的上表面平齐，处于同一水平面上。安装时激波管13、角度调节台8和螺旋升降台9同轴安装。
如图2、图3、图4所示，分别为角度调节台的主视图、角度调节台的左视图和待测试件的俯视图。角度调节台8中心开有通孔，联接螺栓15依次穿过角度调节台8的两侧面、刻度指针14和紧固垫片的中心孔后用螺母固定联接；角度调节台8下部半圆部分设置有刻度，通过刻度指针14显示待测试件3的冲蚀磨损测试角度；通过松动联接螺栓15末端的紧固螺母，对角度调节台8进行旋转至所需角度，然后对紧固螺母固定实现冲蚀磨损试件的角度固定。其中角度调节台8侧面的调节面板上设置有标识其转动角度的刻度，刻度范围为0o ~180o，最小单位刻度为1o。待测试件3的几何形状为四周开设有螺纹通孔的平板结构，具体安装顺序为：电加热板1内嵌于角度调节台8的上端面，电加热板1上表面依次放置热传导金属板2、待测试件3和压盖10，内六角螺钉依次穿过压盖10、待测试件3、热传导金属板2和电加热板1后与角度调节台8固定联接。
利用本发明实施例进行超音速气固两相流冲蚀磨损高温试验的具体操作步骤如下：
1）安装气固两相流高温冲蚀磨损试验装置的试验台，并将开设有螺纹孔的待测试件3分别与压盖10、热传导金属板2、电加热板1通过内六角螺钉固定联接；
2）松动联接螺栓15末端的紧固螺母，旋转角度调节台8上部待测试件的角度为60o，然后固定紧固螺母；此时激波管13的轴线与待测试件3的试验面之间的锐角夹角为60o；
3）逆时针扭转螺旋升降台9下端开设有外螺纹的内圆管，达到提升螺旋升降台9高度的目的，直至待测试件3的试验面中心与激波管13的出口距离达到预期的试验距离；反之，则顺时针扭转螺旋升降台9下端开设有外螺纹的内圆管，降低螺旋升降台9的高度。
4）开启温控装置4并设置试验所需的温度（例如200℃），打开漏电保护系统5，接通电源给材质为铝的电加热板1加热，当电加热板1温度达到初始设定值时，电源自动切断，停止对电加热板1的加热，当电加热板1的温度低于初始设定值时，电源自动开启，恢复对电加热板1的加热；温度的调节范围为20℃~480℃，控制精度为0.1℃。
5）激波管13上部分为驱动段和被驱动段，用铝膜隔开，被驱动段内部装填冲击颗粒，对驱动段通过调节阀注入氮气直至铝膜爆破，1.2~5倍马赫数的超音速气体拖曳加速固相颗粒（煤粉、SiO2、Al2O3）冲击待测试件3；
6）重复步骤5）可进行多次超音速气固两相流的冲击磨损测试；
7）箱体11底部设置有除尘装置6，除尘装置一端插入到箱体内，另一端与空隙极小的过滤网联接（仅允许气体分子通过），实验过程中每次冲击测试产生的固相介质通过除尘装置6进行回收；
8）箱体11侧面设置有冷却装置7，冷却装置7末端与液氮瓶（低温）、氮气瓶（常温）联接，冲击试验过程结束后，调节冷却装置7末端的调节阀通入氮气对与冷却装置水平出口处于同一水平面的待测试件3进行快速冷却，然后取出试件进行冲击损失质量的测量。
试验过程中，重复步骤2）～步骤8）可实现不同冲击角度（0~90 o），不同冲击距离、不同温度的超音速气固两相流冲蚀磨损的测试。其中，在试验过程中，需要调整试件表面与激波管轴线夹角时，可以执行上述步骤2），需要调整试件表面中心与激波管13出口的距离时，可以执行上述步骤3）。

Claims (3)

1.一种超音速气固两相流高温冲蚀磨损试验装置的试验台，其特征在于：包括电加热板（1）、热传导金属板（2）、温控装置（4）、除尘装置（6）、冷却装置（7）、角度调节台（8）、螺旋升降台（9）、压盖（10）和箱体（11）；箱体（11）置于台架上，箱体（11）内的底部中心装有螺旋升降台（9），螺旋升降台（9）上部通过法兰与角度调节台（8）联接，角度调节台（8）中心开有通孔，联接螺栓（15）依次穿过角度调节台（8）两侧面、刻度指针（14）和紧固垫片的中心孔后用螺母固定联接；电加热板（1）内嵌于角度调节台（8）上端面，电加热板（1）上表面依次放置热传导金属板（2）、待测试件（3）和压盖（10），内六角螺钉依次穿过压盖（10）、待测试件（3）、热传导金属板（2）和电加热板（1）后与角度调节台（8）固定联接，电加热板（1）与温控装置（4）相连；箱体（11）上面中心孔内插入激波管（13），箱体（11）底面插入除尘装置（6），箱体（11）侧面插入冷却装置（7）；
所述冷却装置（7）的水平孔的中心位置与待测试件（3）的上表面平齐，处于同一水平面上。
2.根据权利要求1所述的一种超音速气固两相流高温冲蚀磨损试验装置的试验台，其特征在于：所述温控装置（4）设置漏电保护系统（5）。
3.根据权利要求1所述的一种超音速气固两相流高温冲蚀磨损试验装置的试验台，其特征在于：所述激波管（13）中心、角度调节台（8）和螺旋升降台（9）同轴安装。
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