CN205352876U - 一种微结构抗流体冲刷性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微结构抗流体冲刷性能测试装置，包括液体储存容器、液体泵送装置、流量控制器、数据采集器、计算机、压差变送器以及用于安装样品并使液体对样品进行冲刷的测试器，液体储存容器、液体泵送装置、流量控制器以及测试器依次通过管道连接起来，流量控制器和压差变送器分别与数据采集器连接，数据采集器与计算机连接，液体泵送装置将液体储存容器内的液体经流量控制器后泵向测试器，流量控制器将检测到的流量数据发送到数据采集器，数据采集器将收集到的数据发送到计算机。本实用新型能贴合实际工况且简单易控，测试结果准确，具有重要的参考价值，可在微结构薄膜或涂层领域获得应用。

Description

一种微结构抗流体冲刷性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验测试装置，具体涉及一种微结构抗流体冲刷性能测试装置。

背景技术

随着微纳测量技术的进步，固体表面微结构的制造和应用已成为当今的研究热点，而微结构表面也已被证实具有多种特殊性能，如表面自清洁、强化传热、抗结冰、光学和生物医疗方面应用等。由于微结构的尺寸极其细小，传统机械加工手段难以实现，而超精密加工成本极高，因此，研究人员开发出了许多非机械加工手段，如化学反应、气相沉积、电沉积、等离子技术等特种加工方法，然而这类方法制备的微结构大多存在结构脆弱、易被破坏的问题，因此在工业生产前必须对其实际应用的可行性进行预测评估。对于自清洁表面、微通道换热器、热管等表面微结构必不可少要与液体接触，且液体具有一定的速度和压力，因此这类表面微结构必须能承受一定压力流体的冲刷而不被破坏。但目前尚未有微结构抗流体冲刷性能评价方法。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种微结构抗流体冲刷性能测试装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种微结构抗流体冲刷性能测试装置，包括液体储存容器、液体泵送装置、流量控制器、数据采集器、计算机、压差变送器以及用于安装样品并使液体对样品进行冲刷的测试器，液体储存容器、液体泵送装置、流量控制器以及测试器依次通过管道连接起来，流量控制器和压差变送器分别与数据采集器连接，数据采集器与计算机连接，液体泵送装置将液体储存容器内的液体经流量控制器后泵向测试器，压差变送器用于检测测试器的液体入口和液体出口间的压力差并将检测到的数据发送到数据采集器，流量控制器用于控制和检测流入测试器的液体流量，流量控制器将检测到的流量数据发送到数据采集器，数据采集器将收集到的数据发送到计算机。

优选的，所述测试器包括腔体、密封垫片以及盖板，腔体上开设有流道槽，样品设置于流道槽中，盖板盖合于腔体上，密封垫片设置于盖板与腔体之间。

优选的，所述腔体还开设有两压力测试口，两压力测试口分别连通到流道槽的两端，测试器的液体入口和液体出口分别开设在流道槽的两端，两压力测试口、测试器的液体入口和液体出口均为螺纹孔。

优选的，样品所在处的水力直径为7mm以下，样品与流道槽之间过渡配合，样品长度为15mm以上。

优选的，样品的表面微结构为利用化学反应、气相沉积、电沉积或等离子技术制造而成的表面微结构。

优选的，液体储存容器中的液体为导电率高于5μS/cm的牛顿流体。

优选的，还包括液体收集容器，所述液体收集容器与测试器的液体出口连接。

优选的，液体储存容器中的液体为水、稀酸溶液或稀碱溶液。

一种微结构抗流体冲刷性能测试方法，包括以下步骤：

步骤1：将表面具有微结构的样品安装于测试器中；

步骤2：开启液体泵送装置驱动液体通过管道进入测试器，使液体冲刷样品的表面微结构；

步骤3：通过调节液体泵送装置和流量控制器改变管道流量，同时流量控制器获取管道的流量数据并将流量数据发送到数据采集器，通过压差变送器检测测试器的液体入口和液体出口间的压力差并将检测到的数据发送到数据采集器，数据采集器将收集到的数据发送到计算机；

步骤4：采用数据处理软件绘制压差-流量曲线，以曲线斜率突减处对应压差对微结构抗流体冲刷性能进行评价。

优选的，样品放置到测试器的流道槽中，液体泵送装置驱动液体在流道槽中流动从而冲刷样品表面的微结构。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本实用新型针对微结构的实际应用场合进行抗流体冲刷性能测试，能贴合实际工况且简单易控，测试结果准确，具有重要的参考价值，可在微结构薄膜或涂层领域获得应用。本实用新型弥补微结构抗流体冲刷性能测试方法的空白。

2、本实用新型能模拟微结构实际被冲刷的环境从而对样品进行冲刷测试，避免了考察周期的冗长以及复杂的问题，本实用新型还能够实现在极短测试周期内完成液体对微结构冲刷的评估，给实际生产提供可靠依据，可见，本实用新型效率高同时具有高的可靠性。

3、本实用新型可供多种液体进行测试且液体流量可调，因此，可以实现对不同液体在不同流量情况下或相同液体在不同流量情况下的测试，可见本实用新型可以方便的测出不同情况下微结构抗流体冲刷的性能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的测试器的爆炸图。

图3是本实用新型的测试器的腔体的结构示意图。

图4是本实用新型实施例一测试所得的压差-流量曲线。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一：

一种微结构抗流体冲刷性能测试装置，包括液体储存容器1、液体泵送装置2、流量控制器3、数据采集器4、计算机5、压差变送器6以及用于安装样品7并使液体对样品进行冲刷的测试器8，液体储存容器、液体泵送装置、流量控制器以及测试器依次通过管道连接起来，流量控制器和压差变送器分别与数据采集器连接，数据采集器与计算机连接，液体泵送装置将液体储存容器内的液体经流量控制器后泵向测试器，压差变送器用于检测测试器的液体入口9和液体出口10间的压力差△P并将检测到的数据发送到数据采集器，流量控制器用于控制流入测试器的液体流量Q同时将检测到的流量数据发送到数据采集器，数据采集器将收集到的数据发送到计算机。优选的，所述液体泵送装置为齿轮泵。

优选的，所述测试器包括腔体11、密封垫片12以及盖板13，腔体上开设有流道槽14，样品设置于流道槽中，盖板盖合于腔体上，密封垫片设置于盖板与腔体之间。

优选的，所述腔体还开设有两压力测试口15，两压力测试口分别连通到流道槽的两端，测试器的液体入口和液体出口分别开设在流道槽的两端，压差变送器连接到两压力测试口中。

所述的，两压力测试口、测试器的液体入口和液体出口均为螺纹孔。

优选的，样品所在处的水力直径为7mm以下，更优选的，样品所在处的水力直径为5mm以下。

优选的，样品与流道槽之间过渡配合，样品长度为15mm以上。更优选的，样品与流道槽之间过渡配合，样品长度为20mm以上。样品长度可以为20mm-1000mm。

优选的，样品的表面微结构为利用化学反应、气相沉积、电沉积或等离子技术制造而成的表面微结构。

优选的，液体储存容器中的液体为导电率高于5μS/cm的牛顿流体。

优选的，还包括液体收集容器16，所述液体收集容器与测试器的液体出口连接。

优选的，液体储存容器中的液体为水、稀酸溶液或稀碱溶液。

本实用新型的工作过程及工作原理：在测试时将表面具有微结构的样品安装于流道槽中；样品长度为80mm。样品表面微结构为利用电沉积制造而成的；

将流量控制器设定在一个较小流量值，开启齿轮泵驱动液体在流道槽中流动从而冲刷样品表面微结构；本实施例中的液体为水，此时，样品所在处的水力直径为0.5mm。

通过调节齿轮泵和流量控制器改变管道流量，流量控制器可获取管道的流量数据，同时利用压差变送器检测测试器的液体入口和液体出口间的压力差，数据采集器收集流量控制器和压差变送器检测得到的数据并将检测得到的数据发送至计算机；对样品进行冲刷后的水从测试器的液体出口流出到液体收集容器中。

采用数据处理软件绘制压差-流量曲线，随着流量的不断增大，流道槽中的液体压力值也不断增加，当液体压力值到达一定数值时，样品的表面微结构将被冲刷破坏，此时，流体与壁面摩擦减少，且流道槽水力直径将有所增大，引起压差-流量曲线斜率会突然减少，因此，以引起压差-流量曲线斜率突减处对应压差对微结构抗流体冲刷性能进行评价，如图4表示本实施例样品表面的微结构能承受的液体压力值为20-22.5kPa。

实施例二：

一种微结构抗流体冲刷性能测试方法，包括以下步骤：

步骤1：将表面具有微结构的样品安装于测试器中；

步骤2：开启液体泵送装置驱动液体通过管道进入测试器，使液体冲刷样品的表面微结构；

步骤3：通过调节液体泵送装置和流量控制器改变管道流量，同时流量控制器获取管道的流量数据并将流量数据发送到数据采集器，通过压差变送器检测测试器的液体入口和液体出口间的压力差并将检测到的数据发送到数据采集器，数据采集器将收集到的数据发送到计算机；

步骤4：采用数据处理软件绘制压差-流量曲线，以曲线斜率突减处对应压差对微结构抗流体冲刷性能进行评价。

优选的，样品放置到测试器的流道槽中，液体泵送装置驱动液体在流道槽中流动从而冲刷样品表面的微结构。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微结构抗流体冲刷性能测试装置，其特征在于：包括液体储存容器、液体泵送装置、流量控制器、数据采集器、计算机、压差变送器以及用于安装样品并使液体对样品进行冲刷的测试器，液体储存容器、液体泵送装置、流量控制器以及测试器依次通过管道连接起来，流量控制器和压差变送器分别与数据采集器连接，数据采集器与计算机连接，液体泵送装置将液体储存容器内的液体经流量控制器后泵向测试器，压差变送器用于检测测试器的液体入口和液体出口间的压力差并将检测到的数据发送到数据采集器，流量控制器用于控制和检测流入测试器的液体流量，流量控制器将检测到的流量数据发送到数据采集器，数据采集器将收集到的数据发送到计算机。

2.根据权利要求1所述的微结构抗流体冲刷性能测试装置，其特征在于：所述测试器包括腔体、密封垫片以及盖板，腔体上开设有流道槽，样品设置于流道槽中，盖板盖合于腔体上，密封垫片设置于盖板与腔体之间。

3.根据权利要求2所述的微结构抗流体冲刷性能测试装置，其特征在于：所述腔体还开设有两压力测试口，两压力测试口分别连通到流道槽的两端，测试器的液体入口和液体出口分别开设在流道槽的两端，两压力测试口、测试器的液体入口和液体出口均为螺纹孔。

4.根据权利要求2所述的微结构抗流体冲刷性能测试装置，其特征在于：样品所在处的水力直径为7mm以下，样品与流道槽之间过渡配合，样品长度为15mm以上。

5.根据权利要求1所述的微结构抗流体冲刷性能测试装置，其特征在于：样品的表面微结构为利用化学反应、气相沉积、电沉积或等离子技术制造而成的表面微结构。

6.根据权利要求1所述的微结构抗流体冲刷性能测试装置，其特征在于：液体储存容器中的液体为导电率高于5μS/cm的牛顿流体。

7.根据权利要求1所述的微结构抗流体冲刷性能测试装置，其特征在于：还包括液体收集容器，所述液体收集容器与测试器的液体出口连接。

8.根据权利要求1所述的微结构抗流体冲刷性能测试装置，其特征在于：液体储存容器中的液体为水、稀酸溶液或稀碱溶液。