CN108180151B - 一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及流体机械工程技术领域。目的是提供一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台，该试验台应具有操作简单、试验效果好、观察清晰的特点。技术方案是：一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台，其特征在于：该试验台包括分别设置机架上的可绕竖直轴线转动的试验台、用于驱动试验台转动的电机、安装在试验台顶部的释放机构、位于颗粒释放机构上方的高速相机；所述试验台包括试验盘以及固定在试验盘上的透明盖板，试验盘中设置若干用于模拟叶轮叶片的隔板，盖板上设置若干释放孔；所述释放机构包括竖直固定在每个释放孔上用于放置颗粒的储存筒、用于挤推颗粒的推架、通过轴承安装在推架顶部的按压板、设置在储存筒底部的垫片。

Description

一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台
技术领域
本发明涉及流体机械工程技术领域，具体是涉及一种研究固液两相叶轮流道内颗粒运动规律与影响颗粒运动规律因素的试验台。
背景技术
当离心泵中流动介质为液固混合物时，由于液体流中存在固体颗粒，会对过流部件(例如叶轮、蜗壳)造成严重的磨损侵蚀，其中叶轮叶片的磨损尤其严重，这会导致设备性能低下、可靠性降低和操作寿命缩减，极大地影响了设备的使用。而在固液两相流中颗粒的运动轨迹就决定了磨损的方式和磨损率的分布。因此，研究固液两相叶轮流道内颗粒的运动轨迹，对于离心泵内叶轮的磨损分布预测具有重要意义。
目前，固液两相叶轮流道内固体颗粒运动轨迹可视化实验一般是通过以下方式进行：
1、将叶轮流道简化为弯管进行试验，但是这种方法并没有考虑旋转因素对于颗粒运动的影响，与实际情况偏差较大；
2、颗粒在悬浮罐里面搅拌时进行释放，然后通过离心泵输送到叶轮流道中；这种情况与实际情况较为吻合，但是不能控制颗粒进入叶轮流道的位置，并且颗粒的运动受到水流与旋转影响，不能清楚地分析旋转对于颗粒运动的影响。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台，该试验台应具有操作简单、试验效果好、观察清晰的特点。
本发明的技术方案是：
一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台，其特征在于：该可视化试验台包括分别设置机架上的可绕竖直轴线转动的试验台、用于驱动试验台转动的电机、安装在试验台顶部的释放机构、位于颗粒释放机构上方的高速相机；
所述试验台包括试验盘以及固定在试验盘上的透明盖板，试验盘中设置若干用于模拟叶轮叶片的隔板，盖板上设置若干释放孔；所述释放机构包括竖直固定在每个释放孔上用于放置颗粒的储存筒、用于挤推颗粒的推架、通过轴承安装在推架顶部的按压板、设置在储存筒底部的垫片；所述推架底部悬垂布置着若干推杆，推杆分别伸入各储存筒内腔中。
所述盖板的顶面设置若干向上凸起的环形安装座，每个安装座中设置一个释放孔，储存筒与安装座通过螺纹结构连接，储存筒、垫片与释放孔同轴设置，垫片被压紧在储存筒与盖板之间。
所述释放孔的孔径大于颗粒的外径，储存筒的内径大于颗粒的外径，垫片的外径大于释放孔的内径，垫片的内径小于颗粒的外径。
所述盖板为亚格力材料制成。
本发明的有益效果是：
本发明结构紧凑，测试原理清晰，可以测量流体介质、颗粒粒径、旋转速度、颗粒释放位置、流道形状等多种因素对颗粒运动轨迹的影响，并能对测量情况进行观察和记录。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是释放机构与试验台的主视结构示意图。
图3是试验盘的俯视结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台，包括机架(图中省略)、试验台、电机1、释放机构、高速相机2。
所述试验台可绕竖直轴线转动地定位机架上；所述试验台为容器状壳体，包括试验盘3以及固定在试验盘上的盖板4。所述试验盘上设置若干隔板31，这些隔板用于模拟叶轮叶片，隔板的高度与试验台内腔的高度相适合，隔板的间隙作为叶轮叶片的流道，流道的形状、数量、具体尺寸按照所研究的流道对象确定。所述盖板的顶面设置若干向上凸起的环形安装座42，每个安装座中设置一个释放孔41，盖板为透明材料制成，一般采用亚格力材料，盖板覆盖住试验盘的顶面，螺栓将盖板边沿与试验盘边沿固定。根据研究所需要的流道数量，确定释放孔的数量、位置(颗粒释放位置)以及释放孔的大小(与颗粒大小相适合)，在试验时还需要将流体介质注入试验台中。所述试验台可以从机架上拆卸，以便于维护以及更换。
所述电机通过安装架11与机架固定，电机输出轴与试验盘的底面中心固定用于驱动试验台旋转。所述电机为变频电机，以便于调节试验台的转速。
所述释放机构安装在试验台顶部，包括储存筒5、推架6、按压板7、垫片8。
所述储存筒竖直布置并且一一固定在盖板的安装座上，储存筒通过螺纹结构与安装座固定(包括设置在安装座中的内螺纹以及设置在储存筒外圆周底部的外螺纹)；每个安装座中放置一个垫片，储存筒将垫片压紧在盖板上；所述储存筒制有轴向贯通的内腔，试验用的颗粒存放在内腔中，试验时所需要将颗粒从储存筒的顶部放入；所述储存筒、垫片与释放孔同轴设置，释放孔的孔径大于颗粒的外径，储存筒的内径大于颗粒的外径，垫片的外径大于释放孔的内径，垫片的内径小于颗粒的外径。
所述推架的底部悬垂布置着若干推杆61，这些推杆分别伸入各储存筒内腔中，推杆的长度大于储存筒的长度，以保证能够将储存筒中的颗粒全部推出；所述按压板通过轴承安装在推架顶部，轴承的转动轴线为竖直方向，轴承需要承受一定的轴向力，可采用角接触球轴承；所述推杆的外径略小于储存筒的内径并且大于垫片的内径，推杆的底端包裹有橡胶套62，按下按压板时可通过推架的推杆将颗粒一一推入试验台中，颗粒排空后推杆刚好堵住垫片的内孔从而密封住释放孔。
所述高速相机固定在颗粒释放机构上方，高速相机的镜头对准下方的试验台，用于记录试验台转动时颗粒的运动情况。
本发明的操作方法为：将流体介质注入试验台中，并将颗粒放入储存筒中(不同储存筒中可以放入不同的颗粒)，装上推架，启动电机带动试验台转动，试验台达到预定转速后，按下按压板将颗粒逐个推入试验台中，同时启动高速相机进行拍摄，记录下颗粒的运动轨迹。
本发明的优点在于：
1、可以对流体介质、颗粒粒径、旋转速度、颗粒释放位置、流道形状等多种因素进行试验，方便研究颗粒运动规律；
2、可更换不同规格的试验台，以满足不同情况的试验需求；
3、一组试验中，由于每个流道的大小形状相同，可以同时释放不同材料、不同粒径的颗粒进行对比，还可以控制每次释放颗粒的个数，缩短了试验时间，减少了试验次数，提高了实验效率；
4、释放机构结构简单、拆装方便、便于维护，能够保证不同规格的颗粒进行试验；
5、试验台的盖板选用透明材质，有利于观察颗粒运动轨迹。

Claims (4)

1.一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台，其特征在于：该可视化试验台包括分别设置机架上的可绕竖直轴线转动的试验台、用于驱动试验台转动的电机(1)、安装在试验台顶部的释放机构、位于颗粒释放机构上方的高速相机(2)；
所述试验台包括试验盘(3)以及固定在试验盘上的透明盖板(4)，试验盘中设置若干用于模拟叶轮叶片的隔板(31)，盖板上设置若干释放孔(41)；所述释放机构包括竖直固定在每个释放孔上用于放置颗粒的储存筒(5)、用于挤推颗粒的推架(6)、通过轴承安装在推架顶部的按压板(7)、设置在储存筒底部的垫片(8)；所述推架底部悬垂布置着若干推杆(61)，推杆分别伸入各储存筒的内腔中。
2.根据权利要求1所述的一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台，其特征在于：所述盖板的顶面设置若干向上凸起的环形安装座(42)，每个安装座中设置一个释放孔，储存筒与安装座通过螺纹结构连接，储存筒、垫片与释放孔同轴设置，垫片被压紧在储存筒与盖板之间。
3.根据权利要求2所述的一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台，其特征在于：所述释放孔的孔径大于颗粒的外径，储存筒的内径大于颗粒的外径，垫片的外径大于释放孔的内径，垫片的内径小于颗粒的外径。
4.根据权利要求3所述的一种用于研究固液两相叶轮流道的可视化试验台，其特征在于：所述盖板为亚格力材料制成。
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