CN202188998U - 一种宾汉型流体流动检测仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种宾汉型流体流动检测仪器，该仪器包括高压气瓶、控制阀、喷气管、流动管道、光电传感器、数据采集卡、计算机、电容式压力变送器、气体流量计、气体缓冲罐；高压气瓶、气体流量计、气体缓冲罐、喷气管、流动管道顺次连接，气体缓冲罐外侧安装控制阀与电容式压力变送器，喷气管和流动管道之间设有控制阀；流动管道外侧安装两个光电传感器，光电传感器和电容式压力变送器与数据采集卡连接，数据采集卡与计算机相连。该仪器可以对宾汉型流体的流动进行研究，并可以很好观察流体在管内的流动形态及科学测定相应的屈服应力，该仪器可以应用于我国印刷油墨及高粘石油的物性检测当中。

Description

一种宾汉型流体流动检测仪器

技术领域

本实用新型涉及一种流体检测仪器，具体涉及一种宾汉型流体流动检测仪器。 

背景技术

印刷行业广泛使用的油墨、石油行业开采出的原油等，从流变特性上讲都是非牛顿型黏性流体，通常为宾汉型流体，即存在一个流动的启动压力，又称最小屈服应力，因为这些流体一般要用管路输送，因此启动流阻的测定在科学研究及工程实践中非常重要。 

宾汉型流体在静止状态时,必须借助一定的外力作用，克服较大的启动阻力，油墨主体才能出现滑移。当油墨在直管中作稳定流动时,像一条连贯的塞体，横过塞体的径向速度梯度du/dr为零，所有摩擦力的产生都局限在紧靠管壁的环流区域内。通常采用宾汉（Bingham）流体方程来描述此类油墨在管道中的稳定塞流流动情况： 

式中：

—使流体流动的剪切应力(Pa)；

—使流体流动的最小屈服应力(Pa)；

—水环中液体的流动剪切应力(Pa)；

现有的宾汉型流体检测试验用仪器操作复杂，价格昂贵，因此设计研究操作简单、测量准确、成本低廉的用测试宾汉型流体流动的科学仪器就显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现有技术存在的缺点与不足，提供一种宾汉型流体流动检测仪器。 

本实用新型的目的通过如下技术方案实现： 

一种宾汉型流体流动检测的仪器，包括高压气瓶1、控制阀2、喷气管3、流动管道4、光电传感器5、数据采集卡6、计算机7、电容式压力变送器8、气体流量计9、气体缓冲罐10；高压气瓶1、气体流量计9、气体缓冲罐10、喷气管3、流动管道4顺次连接，气体缓冲罐10外侧分别安装控制阀2-1、电容式压力变送器8，喷气管3和流动管道4之间设有控制阀2-2；流动管道4外侧安装两个光电传感器5、电容式压力变送器(8)分别与数据采集卡6连接，数据采集卡6与计算机7相连。

本实用新型采用高压气源作为动力源，很好的控制宾汉型流体流动的屈服应力，气体缓冲罐10稳定气流，气体流量计9测得气体流速，光电传感器5可以测量宾汉型流体在流动管道4内流动的时间，电容式压力变送器8可以测定宾汉型流体流动的最小屈服应力。 

所述两个光电传感器5分别安装在流动管道4的进、出口端。 

所述的流动管道4采用有机玻璃制造，流动管道4内径为30mm-40mm，提高宾汉型流体在较低流速下的启动阻力及数据采集的准确性，可以很好的观察流体流动形态。 

所述的控制阀2是由比较器芯片控制，可自动调节试验过程中的压力。 

本实用新型的原理：一种宾汉型流体流动检测仪器，该仪器以高压气体作为动力源来使宾汉型流体进行塞流流动，并依靠气体缓冲罐获得稳定的气流，气体流速通过气体流量计测得，该仪器以高强有机玻璃作为流体流动管道，同时采用先进的传感器技术、虚拟仪器技术和自行开发的应用程序实现了对流体流动参数信号的采集、滤波与保存，采集信号通过快速傅立叶（FFT）滤波后存入计算机，宾汉型流体流动的状态可以通过透明有机玻璃管道观察，平均流速通过流体塞流流动距离除以时间获得，流体流动的最小屈服应力通过电容式压力变送器测得，并通过数据采集卡采集信号存入计算机当中。 

该实用新型与现有技术相比，本实用新型具有如下优点： 

（1）采用高压气源作为宾汉型流体流动的动力，不仅易于控制，还可以通过电容式压力变送器很好的测定宾汉流体流动的最小屈服应力；

（2）仪器操作简单，采用有机玻璃管道作为试验管道，可以很好观察流体的塞流流动以及多孔介质现象，自行研发的数据采集软件可以对试验过程中的数据及时准确的自动采集，并以文本格式保存入计算机；

（3）流动管道的两端装有光电传感器，可以准确测量宾汉流体在管道内的流动时间；

（4）气体缓冲罐内气压由控制阀来调解，控制阀的开启由一块比较器芯片来控制，这样整个试验过程中的压力调节可以自动进行；

（5）该仪器可以测量各种宾汉型流体，尤其是粘度非常大的流体，且根据实际需要，可以方便的更换试验管道，拆装方便，易于操作。

附图说明

图1为本实用新型一种宾汉型流体流动检测的试验仪器示意图。 

图中示出：1-高压气瓶，2-控制阀，3-喷气管，4-流动管道，5-光电传感器，6-数据采集卡，7-计算机，8-电容式压力变送器，9-气体流量计，10-气体缓冲罐。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。 

如图1所示，一种宾汉型流体流动检测仪器，包括1-高压气瓶， 2-控制阀， 3-喷气管，4-流动管道， 5-光电传感器，6-数据采集卡，7-计算机，8-电容式压力变送器，9-气体流量计，10-气体缓冲罐。首先把一定质量、一定浓度的宾汉型流体装入到流动管道4内，例如装入2kg水泥浆，使其分布均匀，打开高压气瓶1，并启动数据采集卡6，设置好要采集数据类型的信号通道，慢慢开启控制阀2，同时启动各个传感器使其进入工作状态，对气体缓冲罐10内压力变化等物理量进行数据采集，例如此时当压力为0.08MPa管内的水泥浆在喷气管3的高压气体的推动下开始流动，此时从流动管道4内观察流体的流动情况，宾汉型流体在流动管道4内流动的时间由位于流动管道4进口和出口的两个光电传感器5测量，水泥浆流出的时间为15s，气体通过流体的流速由气体流量计9测得为2L/s，因此此种水泥浆的屈服应力为0.08MPa。 

整个实验中，用自行开发的虚拟仪器采集程序进行数据采集，并以文本格式存入硬盘，以供后续进行数据处理。实验采用PCL-818HG的数据采集卡，12位模拟输入，单通道采样频率100kHz，转换时间10s。实验测量中数据采集卡6采用了差分（DIFF）接线方式，软件触发A/D转换，采样频率100Hz。对于数据采集系统软件程序的设计采用LabWindows/CVI编程语言作为开发工具，传感器接收的被测信号转换为电量信号，信号电路将传感器输出的电量信号进行整型、转换和滤波处理，变成标准信号，数据采集卡6采集电压信号转换成数字信号进入计算机7，采集软件具有数据动态采集、信道选择、数据存储等功能，同时操作简单，实用性强。

本实用新型所论述的一种宾汉型流体流动检测仪器不仅可以较好的研究宾汉型流体在水平圆管内的流动特性，观测宾汉型流体塞流流动的现象，而且非常适合于检测粘度大的非牛顿流体，该仪器拆装方便，易于操作，可以准确自动记录试验中各个物理量的变化，对研究印刷行业中的高粘油墨和高粘石油的流动特性提供了一个科学的检测手段。

Claims (5)

1.一种宾汉型流体流动检测仪器，其特征在于包括高压气瓶（1）、控制阀（2）、喷气管（3）、流动管道（4）、光电传感器（5）、数据采集卡（6）、计算机（7）、电容式压力变送器（8）、气体流量计（9）、气体缓冲罐（10）；高压气瓶（1）、气体流量计(9)、气体缓冲罐(10)、喷气管(3)、流动管道(4)顺次连接，气体缓冲罐（10）外侧分别安装控制阀（2-1）、电容式压力变送器（8），喷气管(3)和流动管道（4）之间设有控制阀(2-2)；流动管道（4）外侧安装两个光电传感器（5），光电传感器(5)、电容式压力变送器(8)分别与数据采集卡(6)连接，数据采集卡(6)与计算机(7)相连。

2.根据权利要求1所述宾汉型流体流动检测的仪器，其特征在于所述两个光电传感器（5）分别安装在流动管道（4）的进、出口端。

3.根据权利要求1所述宾汉型流体流动检测的仪器，其特征在于所述的流动管道（4）采用有机玻璃制得。

4.根据权利要求2所述宾汉型流体流动检测的仪器，其特征在于所述的流动管道（4）内径为30mm-40mm。

5.根据权利要求1所述宾汉型流体流动检测的仪器，其特征在于所述的控制阀（2）由比较器芯片控制。

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