CN110018007A - 一种注水喷射实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注水喷射实验装置,包括注水系统、风机系统及高清摄像仪,注水系统包括蓄水池、注水管道及注水器,注水管道的一端连接蓄水池,注水管道的另一端连接注水器,注水管道上安装有水泵;风机系统包括风机及风机管道,风机连接风机管道,注水器置于风机管道内,高清摄像仪朝向注水器拍摄。能够实现广范围精准模拟仿真,具有操作简单、可视化、可调可控、现象明显等明显特点,可用于流场分析,能够较好的满足当前石油化工行业的迫切需要,可用于解决当前石油化工行业设备腐蚀分析问题。
Description
技术领域
本发明属于管道试验领域,具体涉及了一种注水喷射实验装置。
背景技术
众所周知,石化工厂加氢装置需要通过注水来减少管道的腐蚀,然而现今对于注水的方式和用量的分析都是及其复杂的工程,并且处于理论计算预测上,不够直观精确。目前国内工厂常采用在注水支管上开条缝或采用90°弯管加缩径管的方式来达到注水目的。这些注水方式混合效果差,管道内流体虽然在运动一段距离后也能够混合均匀,但在注水出口处有向管道一侧偏流的趋势,且气相体积占比不够理想,易造成管道冲蚀。
国内石化企业已经普遍认识到注水器结构、注水方式、注水操作法等方面的重要性,但苦于没有简单实施可用于注水喷射实验的平台结构,最终无法形成精准的工艺防措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种注水喷射实验装置,能够实现广范围精准模拟仿真,具有操作简单、可视化、可调可控、现象明显等明显特点,可用于流场分析,能够较好的满足当前石油化工行业的迫切需要,可用于解决当前石油化工行业设备腐蚀分析问题。
为了解决上述技术问题,采用如下技术方案:
一种注水喷射实验装置,包括注水系统、风机系统及高清摄像仪,其特征在于:注水系统包括蓄水池、注水管道及注水器,注水管道的一端连接蓄水池,注水管道的另一端连接注水器,注水管道上安装有水泵;风机系统包括风机及风机管道,风机连接风机管道,注水器置于风机管道内,高清摄像仪朝向注水器拍摄。
进一步,注水管道上安装有截止阀,注水管道连接有旁道管,旁道管的另一端连接蓄水池,旁道管上安装有旁道截止阀,截止阀与旁道截止阀相互配合。通过截止阀与旁道截止阀,实现注水管道内的水介质可调可控,将水压控制在0.1MPa-0.5MPa,从而主动调节至指定水压,扩大试验范围,提高试验的准确度;且多余的水从旁道管回流到蓄水池内,可重复利用,十分环保。
进一步,注水管道上安装有压力计与电磁流量计,压力计与电磁流量计位于截止阀的后方。压力计实时检测注水管道内的水压,电磁流量计实时检测注水管道内的水流量,将水流的工况及时反映给试验人员,方便调节水流量与水压,便于操控。
进一步,注水管道设有两组第一法兰,两组第一法兰之间为压力计。通过第一法兰将注水管道组装起来,并具有良好的密封性。
进一步,风机管道包括碳钢管道与玻璃管道,碳钢管道连接风机,玻璃管道连接碳钢管道。本发明根据实验要求将风机管道分为碳钢管道与玻璃管道,碳钢管道结构强度高,提高整个风机管道的稳定性及力学性能,玻璃管道表面透明,更有利于高清摄像仪的拍摄,使得实验结果更为精确。
进一步,风机管道上连接有两组第二法兰,其中一组第二法兰连接碳钢管道与风机,另一组第二法兰连接碳钢管道与玻璃管道。第二法兰将风机、碳钢管道与玻璃管道紧密连接,具有良好的稳定性与密封性。
进一步,碳钢管道安装有风速整流装置及风速计。风速整流装置用于处理风机吹出的风,并输出具有均匀风速的风,防止紊乱的风速影响实验结果。风速计用于检测风速及风压,方便调节与控制风速,间接的提高实验精确性。
进一步,玻璃管道设有向上的三通管道,三通管道的上端口设有第三法兰;三通管道内设有接管,接管的上端连接注水管道,接管的下端连接有弯管,弯管连接注水器。通过上述结构特点,使得注水管道能够平稳的接入到玻璃管道中,并形成良好的密封性。
进一步,风机管道末端焊接有蓄水球,蓄水球的上端开设有空洞,蓄水球的下端连接有废水回收管,废水回收管连接蓄水池。蓄水球能够将风机管道内残留的水收集并回流到蓄水池中,能够循环利用,节约水资源。
进一步,高清摄像仪安装于摄像机固定架上。借助摄像机固定架使得高清摄像仪能够平稳拍摄影像。
由于采用上述技术方案,具有以下有益效果:
本发明为一种注水喷射实验装置,能够实现广范围精准模拟仿真,具有操作简单、可视化、可调可控、现象明显等明显特点,可用于流场分析,能够较好的满足当前石油化工行业的迫切需要,可用于解决当前石油化工行业设备腐蚀分析问题。其具体有益效果表现为以下几点:
1、本发明可用于石化行业换热设备前注水系统研究,可同时分析不同压力、流速下管道内注水器气液两相流动及雾化特性;
2、本发明包含注水系统及来流系统,可用于调节注水水量、压力和来流速度及压力等关键参量,以适用不同环境下模拟实验研究。
3、本发明包含高清摄像和测距系统,可用于显示不同情况下注水器喷嘴后气液两相雾化角、射程等规律研究,亦适用于较大雾化角下,液相与管壁接触后冲蚀特性研究。
4、本发明采用多部件、分区域控制调节系统,可精确测量出不同需要条件的实际作用效果,适用于不同条件下的实验模拟分析。
5、本发明包含风速整流装置,可用于不同风压、风速的调节,混合风流,适用于不同来流条件的模拟实验研究。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1为本发明一种注水喷射实验装置的结构框图;
图2为注水喷射实验装置的结构示意图;
图3为风机系统的示意图;
图4为高清摄像仪的检测示意图;
图5为注水管道与风机管道的连接示意图。
具体实施方式
如图1至图5所示,一种注水喷射实验装置,包括注水系统、风机系统及高清摄像仪15,注水系统包括蓄水池1、注水管道11及注水器8;本发明的蓄水池1直径为1m,高度为1.5m,其最大水容量满足水泵2在要求的最大功用下工作1小时。注水管道11的一端连接蓄水池1,注水管道11的另一端连接注水器8,蓄水池1向注水管道11送水,注水管道11上安装有水泵2,水泵2为立式结构离心泵,通过水泵2将水输送至注水器8;
注水管道11上安装有截止阀3,注水管道11连接有旁道管12,旁道管12在注水管道11上的连接位置位于水泵2与截止阀3之间,旁道管12的另一端连接蓄水池1,旁道管12上安装有旁道截止阀10,截止阀3与旁道截止阀10相互配合。通过截止阀3与旁道截止阀10,实现注水管道11内的水介质可调可控,将水压控制在0.1MPa-0.5MPa,从而主动调节至指定水压,扩大试验范围,提高试验的准确度;且多余的水从旁道管12回流到蓄水池1内,可重复利用,十分环保。
注水管道11上安装有压力计5与电磁流量计4,压力计5与电磁流量计4位于截止阀3的后方。压力计5实时检测注水管道11内的水压,压力计5通过螺纹连接到注水管道11上,具体为在注水管道11上开一个内螺纹孔,用螺纹固定,压力计5与计算机19连接,数据实时输出;压力计5也可以通过在注水管道11开个孔,配上螺纹底座,通过焊接直接焊上。电磁流量计4实时检测注水管道11内的水流量,电磁流量计4要求连接段管道近似水平,前后都有一段直管,其出口端经过短直管后设计为向上的弯曲管,确保水流满管,其整体与计算机19连接,数据实时输出。压力计5与电磁流量计4将水流的工况及时反映给试验人员,方便调节水流量与水压,便于操控。
注水管道11设有两组第一法兰14,两组第一法兰14之间为压力计5,通过第一法兰14将注水管道11组装起来,并具有良好的密封性。
风机系统包括风机6及风机管道13,风机6连接风机管道13,注水器8置于风机管道13内,高清摄像仪15朝向注水器8拍摄。风机管道13包括碳钢管道16与玻璃管道17,碳钢管道16连接风机6,玻璃管道17连接碳钢管道16。本发明根据实验要求将风机管道13分为碳钢管道16与玻璃管道17,碳钢管道16结构强度高,提高整个风机管道13的稳定性及力学性能,玻璃管道17表面透明,更有利于高清摄像仪15的拍摄,使得实验结果更为精确。
碳钢管道16安装有风速整流装置9及风速计7,风速整流装置9位于距碳钢管道16前端10cm处,风速整流装置9用于处理风机6吹出的风,并输出具有均匀风速的风,防止紊乱的风速影响实验结果。风速计7位于距碳钢管道16前端40cm处,风速计7用于检测风速及风压,方便调节与控制风速,间接的提高实验精确性。
玻璃管道17设有向上的三通管道20,三通管道20的上端口设有第三法兰23;三通管道20内设有接管21,接管21的上端连接注水管道11,接管21的下端连接有弯管22,弯管22连接注水器8。通过上述结构特点,使得注水管道11能够平稳的接入到玻璃管道17中,并形成良好的密封性。
风机管道13上连接有两组第二法兰18,其中一组第二法兰18连接碳钢管道16与风机6,另一组第二法兰18连接碳钢管道16与玻璃管道17。第二法兰18将风机6、碳钢管道16与玻璃管道17紧密连接,具有良好的稳定性与密封性。
风机管道13末端焊接有蓄水球(图中未标出),蓄水球的上端开设有空洞,蓄水球的下端连接有废水回收管(图中未标出),废水回收管连接蓄水池1。蓄水球能够将风机管道13内残留的水收集并回流到蓄水池1中,能够循环利用,节约水资源。
高清摄像仪15安装于摄像机固定架14上。借助摄像机固定架14使得高清摄像仪15能够平稳拍摄影像。
本发明的实验过程为:
第一步:实验过程中水从蓄水池1中经过水泵2抽取加压后,进入到注水管道11内,注水器8压力取值范围为0.1MPa-0.5MPa,每隔0.05MPa取值一次,进行改变压力下的实验分析。根据压力计5的实时数据调节截止阀3来改变进入注水器8的流量,水流经过电磁流量计4,每次的压力和流量的变化量都经过压力计5和电磁流量计4的信号输出,实时呈现在计算机19上,得到实时数据,记录好数据。
第二步:风机6在变频器的作用调节下,可在40-60Hz之间工作,风机6的吹风经过风速整流装置9的整流作用后达到风速混合均匀的效果,风速以及风压的大小可由风速计7测量,实时呈现在计算机19上,记录好数据。由风速数据调节变频器,达到指定风速风压大小。
第三步:通过高清摄像仪15拍摄雾化场图像,并对雾化图像进行分析处理后,从图像中测量出雾化角,分析出是否对管壁进行冲蚀。通过计算机19分析注水器8与压力,流量,风速等数据之间的关系,做出分析图像。
以上仅为本发明的具体实施例,但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础,为解决基本相同的技术问题,实现基本相同的技术效果,所作出地简单变化、等同替换或者修饰等,皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种注水喷射实验装置,包括注水系统、风机系统及高清摄像仪,其特征在于:所述注水系统包括蓄水池、注水管道及注水器,所述注水管道的一端连接所述蓄水池,所述注水管道的另一端连接所述注水器,所述注水管道上安装有水泵;所述风机系统包括风机及风机管道,所述风机连接所述风机管道,所述注水器置于所述风机管道内,所述高清摄像仪朝向所述注水器拍摄。
2.根据权利要求1所述的一种注水喷射实验装置,其特征在于:所述注水管道上安装有截止阀,所述注水管道连接有旁道管,所述旁道管的另一端连接所述蓄水池,所述旁道管上安装有旁道截止阀,所述截止阀与所述旁道截止阀相互配合。
3.根据权利要求2所述的一种注水喷射实验装置,其特征在于:所述注水管道上安装有压力计与电磁流量计,所述压力计与所述电磁流量计位于所述截止阀的后方。
4.根据权利要求3所述的一种注水喷射实验装置,其特征在于:所述注水管道设有两组第一法兰,两组所述第一法兰之间为所述压力计。
5.根据权利要求1所述的一种注水喷射实验装置,其特征在于:所述风机管道包括碳钢管道与玻璃管道,所述碳钢管道连接所述风机,所述玻璃管道连接所述碳钢管道。
6.根据权利要求5所述的一种注水喷射实验装置,其特征在于:所述风机管道上连接有两组第二法兰,其中一组所述第二法兰连接所述碳钢管道与所述风机,另一组所述第二法兰连接所述碳钢管道与所述玻璃管道。
7.根据权利要求5所述的一种注水喷射实验装置,其特征在于:所述碳钢管道安装有风速整流装置及风速计。
8.根据权利要求5所述的一种注水喷射实验装置,其特征在于:所述玻璃管道设有向上的三通管道,所述三通管道的上端口设有第三法兰;所述三通管道内设有接管,所述接管的上端连接所述注水管道,所述接管的下端连接有弯管,所述弯管连接所述注水器。
9.根据权利要求1所述的一种注水喷射实验装置,其特征在于:所述风机管道末端焊接有蓄水球,所述蓄水球的上端开设有空洞,所述蓄水球的下端连接有废水回收管,所述废水回收管连接所述蓄水池。
10.根据权利要求1所述的一种注水喷射实验装置,其特征在于:所述高清摄像仪安装于摄像机固定架上。
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