CN105258919B - 多粒径混合气固两相流动实验装置 - Google Patents
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Abstract
多粒径混合气固两相流动实验装置，包括实验台架、送风单元、送粉单元、管道单元、集料单元和测量控制单元，送风单元、送粉单元以及集料单元均装在实验台架上，送风单元和送粉单元分别与管道单元的进口连通，管道单元的出口与集料单元连接；测量控制单元包括用于记录气固运动行为的记录仪和面板控制器，送风单元、送粉单元以及记录仪分别与面板控制器相应的控制端口电连，记录仪的拍摄视野覆盖管路单元。本发明的有益效果：实验装置结构设计紧凑合理，通过对多粒径颗粒在不同结构管道中以不同比例混合的连续、稳定输送，能采用不同实验方式进行观察与测量，实现了管内气固两相流动规律的研究，搬运移动方便，操作方便，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种多粒径混合气固两相流动实验装置。
背景技术
气固两相流现象普遍存在于自然界中，如沙丘的移动、沙尘暴等，根据这些自然现象，人们领悟到一定压力和速度的气流可以移动颗粒物料，而且将固体颗粒置于管道中随着气体流动，即管道气固两相流，具有输送效率较高、易于实现自动化、输送过程封闭、物料无泄漏、污染少、可实现复杂环境下的长距离输送、配置灵活、占有空间和场地小等特点。因此，该技术不仅在冶金、粮食、化工、电力等行业的粉、散物料输送中具有广泛的应用价值，而且还可用于管道污垢清理、多粒径颗粒分离或混合、气固两相分离等多种方面。
当颗粒以一定速度在管道内流动时，由于受到不同力(如颗粒间或颗粒与壁面之间的碰撞、气体对颗粒的流体力、自身重力等)的作用，颗粒可能会滑动、滚动、跳跃或悬浮等，导致其在运动过程中在管内发生扩散、沉积，或造成管壁的磨损等问题。因而研究颗粒在管内的流动分布行为具有非常重大的意义，而实验方法是研究气固两相流动规律的主要手段之一。现有的大部分管道气固流动实验装置结构复杂，仅适用于单种粒径的规律研究，且主要针对于一种或几种固定的测量技术，灵活性较差，因而急需设计一种用于不同结构管道，能实现多粒径颗粒以不同比例混合的连续、稳定的输送，且适用于多种测量技术的气固两相流动实验装置。
发明内容
针对目前气固两相流动实验装置的缺点，本发明提出一种用于不同结构管道，能实现多粒径颗粒以不同比例混合的连续、稳定的输送，且适用于多种测量技术的多粒径混合气固两相流动实验装置。
本发明所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：包括实验台架、送风单元、送粉单元、管道单元、集料单元和测量控制单元，所述的送风单元、送粉单元以及所述的集料单元均装在所述的实验台架上，其中所述的送风单元和所述的送粉单元分别与所述的管道单元的进口连通，所述的管道单元的出口与所述的集料单元连接；所述的测量控制单元包括用于记录气固运动行为的记录仪和面板控制器，所述的送风单元、所述的送粉单元以及所述的记录仪分别与所述的面板控制器相应的控制端口电连，并且所述的记录仪的拍摄视野覆盖所述的管道单元 ；
所述的送风单元包括风机、干燥器和流量计，所述的风机的出气口与所述的干燥器的进风口连通；所述的干燥器的出风口与所述的管道单元的进口密封连通；所述的流量计设置在干燥器的出风口处；所述的风机的控制端与所述的面板控制器的输出端相应端口电连；
所述的送粉单元包括至少一个机械式定量给料装置、集料管和固定板，所述的机械式定量给料装置安装在固定板上，所述的固定板固定在实验台架上；所述的机械式定量给料装置的控制端与所述的面板控制器电连；所述的机械式定量给料装置的出料口与所述的集料管的进料口连通，所述的集料管的出料口与所述的管道单元 的进口连接。
所述的记录仪包括高速摄像头、同步器、中央控制器以及激光器，所述的高速摄像头的拍摄区域覆盖所述的管道单元 ，并且所述的高速摄像头的控制端、所述的激光器的控制端分别与所述的同步器的相应控制端口相连，所述的同步器与所述的中央控制器双向连接；所述的激光器的光臂上设置的激光头装在管道单元的上方，并且激光头发出的光线照在管道单元的试验区域。
所述的实验台架包括带机柜平台的底部支架和安装支架，所述的安装支架固定在所述的底部支架的机柜平台上，并且底部支架的支撑脚上装有刹车万向轮。
所述的送风单元的干燥器的出风口、所述的送粉单元的集料管的出料口分别通过三通统一汇入所述的管道单元的进口。
所述的测量控制单元还包括作为测量背景的标尺板，所述的管道单元固定在所述的标尺板上，保持整个管道单元的侧壁贴合在标尺板的表面。
所述的标尺板垂直安装在所述的安装支架上。
所述的管道单元包括水平段、弧形连接段和扩展段，所述的水平段与所述的弧形连接段的上端口一体成型，所述的扩展段的入口端与所述的弧形连接段的出口端一体成型。
所述的管道单元为硬质或非硬质、透明或半透明管，优选为硬质透明管，更优选为石英管，且壁厚小于等于3mm。
所述的送粉单元设有至少一套机械式定量给料装置。
所述的面板控制器上设置多个按钮、结果显示区和给定信号控制区，其中所述的按钮包括总开关、用于控制第一套机械式定量给料装置的第一开关和用于控制其余机械式定量给料装置的开关，所述的结果显示区包括用于显示第一套机械式定量给料装置电机转速的第一结果显示区和用于显示其他机械式定量给料装置电机转速的结果显示区，并且每个结果显示区对应一个给定信号控制区。
两套机械式定量给料装置的电机的转速为0-6000r/min。
本发明的有益效果：实验装置结构设计紧凑合理，通过对多粒径颗粒在不同结构管道中以不同比例混合的连续、稳定输送，能采用不同实验方式进行观察与测量，实现了管内气固两相流动规律的研究，搬运移动方便，操作方便，成本低。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是本发明侧视图。
图3是本发明的三维结构图。
图4是本发明的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图：
实施例1本发明所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，包括实验台架1、送风单元2、送粉单元3、管道单元4、集料单元5和测量控制单元6，所述的送风单元2、送粉单元3以及所述的集料单元5均装在所述的实验台架1上，其中所述的送风单元2和所述的送粉单元3分别与所述的管道单元4的进口连通，所述的管道单元4的出口与所述的集料单元5连接；所述的测量控制单元6包括用于记录气固运动行为的记录仪61和面板控制器62，所述的送风单元2、所述的送粉单元3以及所述的记录仪 61分别与所述的面板控制器62相应的控制端口电连，并且所述的记录仪61的拍摄视野覆盖所述的管道单元 4；
所述的送风单元2风机21、干燥器22和流量计23，所述的风机21的出气口与所述的干燥器22的进风口连通；所述的干燥器22的出风口与所述的管道单元4的进口密封连通；所述的流量计23设置在干燥器22的出风口处；所述的风机21的控制端与所述的面板控制器62的输出端相应端口电连；
所述的送粉单元3包括两套机械式定量给料装置31、集料管32和固定板33，所述的机械式定量给料装置31安装在固定板33上，所述的固定板33固定在实验台架1上；所述的机械式定量给料装置31的控制端与所述的面板控制器62电连；所述的机械式定量给料装置31的出料口与所述的集料管32的进料口连通，所述的集料管32的出料口与所述的管道单元 4的进口连接。
所述的记录仪61包括CCD摄像头、同步器、中央控制器以及激光器，所述的CCD摄像头的拍摄区域覆盖所述的管道单元 ，并且所述的CCD摄像头的控制端、所述的激光器的控制端分别与所述的同步器的相应控制端口相连，所述的同步器与所述的中央控制器双向连接；所述的激光器的光臂上设置的激光头装在管道单元的上方，并且激光头发出的光线照在管道单元的试验区域；所述的面板控制器与所述的中央控制器双向连接。
所述的实验台架1包括带机柜平台的底部支架11和安装支架12，所述的安装支架12固定在所述的底部支架11的机柜平台上，并且底部支架11的支撑脚上装有刹车万向轮13。
所述的送风单元2的干燥器22的出风口、所述的送粉单元 3的集料管32的出料口分别通过三通41统一汇入所述的管道单元4的进口，并且所述的干燥器22的出风口、集料管32的出料口与三通41的连接处用密封胶带密封。
所述的测量控制单元6还包括作为测量背景的标尺板63，所述的管道单元4固定在所述的标尺板63上，保持整个管道单元4的侧壁贴合在标尺板63的表面。
所述的标尺板63垂直安装在所述的安装支架12上。
所述的管道单元4包括水平段、上凸的弧形连接段和铅直的扩展段，所述的水平段与所述的弧形连接段的上端口一体成型，所述的扩展段的上端口与所述的弧形连接段的下端口一体成型。
所述的管道单元4为石英管，且壁厚小于等于3mm。
所述的面板控制器62上设置多个按钮、结果显示区和给定信号控制区，其中所述的按钮包括总开关621、用于控制第一套机械式定量给料装置的第一开关622和用于控制第二套机械式定量给料装置的第二开关623，所述的结果显示区包括用于显示第一套机械式定量给料装置电机转速的第一结果显示区624和用于显示第二套机械式定量给料装置电机转速的第二结果显示区625，并且每个结果显示区对应一个给定信号控制区626。
两套机械式定量给料装置的电机的转速为0-6000r/min。
具体操作顺序是：启动测量系统的记录仪61，打开激光器，调整激光发射头对准实验区域所测截面，进行二维标定，然后给 CCD摄像头加上滤光镜；启动风机21进行充气，充气完成后，对干燥器22进行调压，调节流量计23，以输出稳定流量的干燥空气；对两个机械式定量给料装置31分别加不同粒径颗粒，然后在填料口处涂密封胶，启动面板控制器3总开关，分别调节两种给料装置31以不同的输粉量输出颗粒；设置记录仪61，在不同位置对管道单元4内的颗粒流动进行拍摄。
本实施例中的管道单元不仅限于水平转垂直向下的石英管。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (10)
1.多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：包括实验台架、送风单元、送粉单元、管道单元、集料单元和测量控制单元，所述的送风单元、送粉单元以及所述的集料单元均装在所述的实验台架上，其中所述的送风单元和所述的送粉单元分别与所述的管道单元的进口连通，所述的管道单元的出口与所述的集料单元连接；所述的测量控制单元包括用于记录气固运动行为的记录仪和面板控制器，所述的送风单元、所述的送粉单元以及所述的记录仪分别与所述的面板控制器相应的控制端口电连，并且所述的记录仪的拍摄视野覆盖所述的管道单元；
所述的送风单元包括风机、干燥器和流量计，所述的风机的出气口与所述的干燥器的进风口连通；所述的干燥器的出风口与所述的管道单元的进口密封连通；所述的流量计设置在干燥器的出风口处；所述的风机的控制端与所述的面板控制器的输出端相应端口电连；
所述的送粉单元包括至少一个机械式定量给料装置、集料管和固定板，所述的机械式定量给料装置安装在固定板上，所述的固定板固定在实验台架上；所述的机械式定量给料装置的控制端与所述的面板控制器电连；所述的机械式定量给料装置的出料口与所述的集料管的进料口连通，所述的集料管的出料口与所述的管道单元的进口连接。
2.如权利要求1所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：所述的记录仪为粒子成像测速仪，所述的粒子成像测速仪包括高速摄像头、同步器、中央控制器以及激光器，所述的高速摄像头的拍摄区域覆盖所述的管道单元，并且所述的高速摄像头的控制端、所述的激光器的控制端分别与所述的同步器的相应控制端口相连，所述的同步器与所述的中央控制器双向连接；所述的激光器的光臂上设置的激光头装在管道单元的上方，并且激光头发出的光线照在管道单元的试验区域。
3.如权利要求1所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：所述的实验台架包括带机柜平台的底部支架和安装支架，所述的安装支架固定在所述的底部支架的机柜平台上，并且底部支架的支撑脚上装有刹车万向轮。
4.如权利要求1所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：所述的送风单元的干燥器的出风口、所述的送粉单元的集料管的出料口分别通过三通统一汇入所述的管道单元的进口。
5.如权利要求1所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：所述的测量控制单元还包括作为测量背景的标尺板，所述的管道单元固定在所述的标尺板上，保持整个管道单元的侧壁贴合在标尺板的表面；所述的标尺板垂直安装在所述的安装支架上。
6.如权利要求5所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：所述的管道单元包括水平段、弧形连接段和扩展段，所述的水平段与所述的弧形连接段的入口端一体成型，所述的扩展段的上端口与所述的弧形连接段的出口端一体成型；所述的管道单元为透明或半透明管。
7.如权利要求6所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：所述的管道单元为硬质或非硬质透明管。
8.如权利要求7所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：所述的管道单元为石英管，且壁厚小于等于3mm。
9.如权利要求7所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：所述的送粉单元设有至少一套机械式定量给料装置。
10.如权利要求1所述的多粒径混合气固两相流动实验装置，其特征在于：所述的面板控制器上设置多个按钮、结果显示区和给定信号控制区，其中所述的按钮包括总开关、用于控制第一套机械式定量给料装置的第一开关和用于控制其余机械式定量给料装置的开关，所述的结果显示区包括用于显示第一套机械式定量给料装置电机转速的第一结果显示区和用于显示其他机械式定量给料装置电机转速的结果显示区，并且每个结果显示区对应一个给定信号控制区。
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