本實(shí)用新型涉及管道清洗技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣水脈沖管道清洗試驗(yàn)與記錄裝置。

背景技術(shù)：

水流長年的通過給水管道，會(huì)在給水管道內(nèi)壁上逐漸形成不規(guī)則的環(huán)狀混合物-“生長環(huán)”。生長環(huán)是由沉淀物、銹蝕物、黏垢及生物膜相互結(jié)合而成的，當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)水流速度、水壓突然變化或水流方向突然改變時(shí)，生長環(huán)外層松軟狀態(tài)的污垢會(huì)脫落，造成短時(shí)間的水質(zhì)惡化，甚至出現(xiàn)“紅水”或“黑水”等水質(zhì)事故，同時(shí)造成水中有機(jī)物、微生物、重金屬等含量升高。另外，生長環(huán)隨著管道使用年限的增加而不斷增厚，管道的實(shí)際管徑減小，過水?dāng)嗝鏈p小，水頭損失增大，通水能力顯著降低，進(jìn)而增大了給水能耗及漏水率。目前的管道清洗方法中，氣水脈沖管道清洗法是一種清洗效果好、耗水量低、清洗效率高的管道清洗方法。氣水脈沖管道清洗法是利用空氣壓縮設(shè)備產(chǎn)生高壓氣體，利用氣水脈沖發(fā)生裝置將高壓氣體以一定的頻率充入管道內(nèi)，在管內(nèi)形成氣-水脈沖，高壓氣流的高動(dòng)量迅速轉(zhuǎn)化成水流的沖量，在管內(nèi)形成彈狀流沖擊生長環(huán)，并在生長環(huán)上產(chǎn)生氣蝕效應(yīng)，使生長環(huán)脫落，并隨著高速氣-水兩相流排出管外，整個(gè)過程是一個(gè)復(fù)雜的多相流過程，因此，需要對(duì)氣水脈沖管道清洗過程進(jìn)行試驗(yàn)與記錄，從而得出不同管材、不同管徑、管壁腐蝕度不同的管道的氣水脈沖管道清洗情況，而目前市場上還沒有任何一款針對(duì)氣水脈沖管道清洗過程試驗(yàn)與記錄的裝置。

因此，管道清洗領(lǐng)域急需一種適應(yīng)性強(qiáng)、直觀、重復(fù)性好、組裝方便、再現(xiàn)性好、易于處理、方便可靠的氣水脈沖管道清洗試驗(yàn)與記錄裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種氣水脈沖管道清洗試驗(yàn)與記錄裝置，技術(shù)方案如下：

一種氣水脈沖管道清洗試驗(yàn)與記錄裝置，包括：循環(huán)供水裝置、高壓供氣裝置、氣水脈沖發(fā)生裝置、沖洗管、數(shù)據(jù)采集裝置、圖像采集裝置，所述循環(huán)供水裝置與所述沖洗管相連，所述沖洗管上設(shè)置有進(jìn)氣噴嘴、壓差傳感器、流量計(jì)和壓力變送器，所述壓差傳感器、流量計(jì)以及壓力變送器分別通過信號(hào)線與所述數(shù)據(jù)采集裝置相連，所述氣水脈沖發(fā)生裝置的一端用高壓氣管連接所述高壓供氣裝置，另一端通過高壓氣管與所述沖洗管相連，所述圖像采集裝置包括：照明系統(tǒng)、高速攝像機(jī)和圖像采集卡，其中，高速攝像機(jī)對(duì)沖洗管中的兩相流態(tài)進(jìn)行拍攝。

作為優(yōu)選，循環(huán)供水裝置包括：水箱和水泵，所述水箱通過水管與所述水泵相連，所述水泵與沖洗管通過水管連通，所述水泵

與沖洗管之間的水管上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥和第一壓力表。

作為優(yōu)選，壓差傳感器、流量計(jì)和壓力變送器數(shù)量為多個(gè)。

作為優(yōu)選，數(shù)據(jù)采集裝置包括以信號(hào)線相連的數(shù)據(jù)采集卡和信號(hào)調(diào)理電路板。

作為優(yōu)選，信號(hào)調(diào)理板上設(shè)置有線材，用于與壓差傳感器、流量計(jì)和壓力變送器相連。

作為優(yōu)選，高壓供氣裝置包括：空氣壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐，所述空氣壓縮機(jī)與所述儲(chǔ)氣罐以高壓氣管相連，所述儲(chǔ)氣罐一端的高壓氣管上設(shè)置有逆止閥和第二壓力表。

作為優(yōu)選，氣水脈沖發(fā)生裝置包括：氣水脈沖發(fā)生器、氣水脈沖控制儀，所述氣水脈沖發(fā)生器與所述氣水脈沖控制儀之間以信號(hào)線和高壓氣管相連，所述氣水脈沖控制儀通過高壓氣管與沖洗管的進(jìn)氣噴嘴連接，所述進(jìn)氣噴嘴一端的氣管上設(shè)置有第二逆止閥，所述氣水脈沖控制儀一端的高壓氣管上設(shè)置有轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

作為優(yōu)選，還包括計(jì)算機(jī)，所述圖像采集裝置和數(shù)據(jù)采集裝置分別與所述計(jì)算機(jī)通過信號(hào)線相連，具體的，圖像采集裝置中的圖像采集卡與計(jì)算機(jī)相連，數(shù)據(jù)采集裝置中的數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)相連。

作為優(yōu)選，沖洗管與所述水管和所述進(jìn)氣噴嘴之間都是以螺紋連接的。

作為優(yōu)選，沖洗管為有機(jī)玻璃管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

1、本實(shí)用新型能夠測量不同管材、不同管徑、管壁腐蝕度不同的管道的氣水脈沖管道清洗情況，具有更加廣泛的適用性。

2、沖洗管上設(shè)置1個(gè)或多個(gè)壓力變送器、壓差變送器、流量計(jì)，對(duì)管道內(nèi)兩相流壓力、壓降和流量情況進(jìn)行測量，可操作性更高。

3、水管與沖洗管使用螺紋連接，進(jìn)氣噴嘴置于沖洗管內(nèi)，與沖洗管通過螺紋連接，便于拆卸，能夠?qū)崿F(xiàn)多次重復(fù)試驗(yàn)，可重復(fù)性好，數(shù)據(jù)更加真實(shí)。

4、通過在信號(hào)調(diào)理電路板上焊接線材，可直接將壓力變送器、壓差傳感器、流量計(jì)與信號(hào)調(diào)理電路板相連，組裝更加方便，避免了因線路過多導(dǎo)致的接錯(cuò)、纏繞等事故的發(fā)生。

5、在儲(chǔ)氣罐和進(jìn)氣噴嘴一端的氣管上都安裝逆止閥，防止水逆流進(jìn)儲(chǔ)氣罐，更加安全。

6、本實(shí)用新型能通過數(shù)據(jù)采集卡將管道清洗過程中的壓力、壓降、流量信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算記上能直觀的看到壓力、流量變化曲線，并且直接儲(chǔ)存到Excel表格，為后期數(shù)據(jù)處理提供便利，并且能夠有效的防止數(shù)據(jù)丟失，具有很好的可追溯性，通過攝像機(jī)拍攝清洗時(shí)管道內(nèi)兩相流情況，更加直觀，便捷。

7、儲(chǔ)氣罐上設(shè)置有壓力表，能夠?qū)崟r(shí)觀察進(jìn)氣的壓力狀態(tài)，更加安全、可靠、便利。

8、水泵和沖洗管之間設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥，可以通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥的開度控制進(jìn)水流量和壓力。

9、本裝置采用壓力變送器、壓差傳感器測量沖洗管內(nèi)兩相流壓力、壓差數(shù)據(jù)，量程為0-0.2Mpa，精度等級(jí)為0.2％，數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)置的采取頻率為10000Hz，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率為100Hz，即每秒得到10000組測量記錄，每秒存儲(chǔ)100組，并可以顯示實(shí)時(shí)壓力曲線。

10、沖洗管采用有機(jī)玻璃，有機(jī)玻璃管是透明的，可以用肉眼直觀的觀察管道內(nèi)兩相流的情況。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來詳細(xì)說明本實(shí)用新型：

圖1是本實(shí)用新型一種氣水脈沖管道清洗試驗(yàn)與記錄裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是彈狀流物理模型；

圖3微元流體受力圖。

其中，圖1中的附圖標(biāo)記與部件名稱之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

循環(huán)供水裝置1，高壓供氣裝置2，氣水脈沖發(fā)生裝置3，沖洗管4，數(shù)據(jù)采集裝置5，圖像采集裝置6，計(jì)算機(jī)7，水箱11，水泵12，壓力調(diào)節(jié)閥13，第一壓力表14，空氣壓縮機(jī)21，儲(chǔ)氣罐22，逆止閥23，第二壓力表24，氣水脈沖發(fā)生器31，氣水脈沖控制儀32，壓力變送器41，壓差傳感器42、流量計(jì)43，進(jìn)氣噴嘴44，數(shù)據(jù)采集卡52，信號(hào)調(diào)理電路板51，照明系統(tǒng)61，高速攝像機(jī)62，圖像采集卡63。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的核心為提供一種氣水脈沖管道清洗試驗(yàn)與記錄裝置，解決了管道清洗領(lǐng)域急需一種適應(yīng)性強(qiáng)、直觀、重復(fù)性好、組裝方便、再現(xiàn)性好、易于處理、方便可靠的氣水脈沖管道清洗試驗(yàn)與記錄裝置的問題。

為了使本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)現(xiàn)的措施、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

實(shí)施例1：

圖1是本實(shí)用新型一種氣水脈沖管道清洗試驗(yàn)與記錄裝置的6大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種氣水脈沖管道清洗試驗(yàn)與記錄裝置，包括：循環(huán)供水裝置1、高壓供氣裝置2、氣水脈沖發(fā)生裝置3、沖洗管4、數(shù)據(jù)采集裝置5、圖像采集裝置6；所述循環(huán)供水裝置1與所述沖洗管4相連，所述沖洗管4上設(shè)置有進(jìn)氣噴嘴44、壓差傳感器42、流量計(jì)43和壓力變送器41，所述壓差傳感器42、流量計(jì)43以及壓力變送器41分別通過信號(hào)線與所述數(shù)據(jù)采集裝置5相連，所述氣水脈沖發(fā)生裝置3的一端用高壓氣管連接所述高壓供氣裝置2，另一端通過高壓氣管與所述沖洗管4相連，所述圖像采集裝置6包括：照明系統(tǒng)61、高速攝像機(jī)62和圖像采集卡63，其中，高速攝像機(jī)62對(duì)沖洗管4中的兩相流態(tài)進(jìn)行拍攝。

圖2是本實(shí)用新型一種氣水脈沖管道清洗試驗(yàn)與記錄裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示，循環(huán)供水裝置1包括：水箱11和水泵12，所述水箱11通過水管與所述水泵12相連，所述水泵12與沖洗管4通過水管連通于a點(diǎn)，所述水泵12與沖洗管4之間的水管上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥13和第一壓力表14。

本實(shí)施例中，所述壓差傳感器42、流量計(jì)43以及壓力變送器41的數(shù)量為多個(gè)。

本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集裝置5包括以信號(hào)線相連的數(shù)據(jù)采集卡52和信號(hào)調(diào)理電路板51。

本實(shí)施例中，壓差傳感器42、流量計(jì)43、壓力變送器41分別通過信號(hào)線與信號(hào)調(diào)理電路板51連接，信號(hào)調(diào)理板51上設(shè)置有線材，用于與壓差傳感器42、流量計(jì)43、壓力變送器41相連。

本實(shí)施例中，高壓供氣裝置包括：空氣壓縮機(jī)21和儲(chǔ)氣罐22，所述空氣壓縮機(jī)21與所述儲(chǔ)氣罐22以高壓氣管相連，所述儲(chǔ)氣罐22一端的高壓氣管上設(shè)置有逆止閥23和第二壓力表24。

本實(shí)施例中，氣水脈沖發(fā)生裝置3包括：氣水脈沖發(fā)生器31和氣水脈沖控制儀32，所述氣水脈沖發(fā)生器31與所述氣水脈沖控制儀32之間以信號(hào)線和高壓氣管相連，所述氣水脈沖控制儀32通過高壓氣管與沖洗管4的進(jìn)氣噴嘴44連接，所述進(jìn)氣噴嘴44一端的氣管上設(shè)置有第二逆止閥45，所述氣水脈沖控制儀32一端的高壓氣管上設(shè)置有轉(zhuǎn)子流量計(jì)33。

本實(shí)施例中，圖像采集裝置6包括：照明系統(tǒng)61、高速攝像機(jī)62和圖像采集卡63，高速攝像機(jī)62通過信號(hào)線與圖像采集卡63相連，圖像采集卡63通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)7相連，高速攝像機(jī)62放在要照射的沖洗管段的前面，調(diào)好焦距，照明系統(tǒng)61對(duì)應(yīng)的放在該沖洗管段的后面，照射管道，拍攝清洗時(shí)管道內(nèi)兩相流情況，視頻信號(hào)通過圖像采集卡63后傳輸給計(jì)算機(jī)7顯示。

本實(shí)施例中，所述沖洗管4與所述水管和所述進(jìn)氣噴嘴44之間都是以螺紋連接的，方便拆卸。

本實(shí)施例中，沖洗管4為有機(jī)玻璃管，有機(jī)玻璃管是透明的，可以用肉眼直觀的觀察管道內(nèi)兩相流的情況。

實(shí)施例2：

在本實(shí)用新型工作之前，確保各部件的控制閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)向水箱中沖入足量的水，打開計(jì)算機(jī)，開啟數(shù)據(jù)采集界面，調(diào)整好攝像機(jī)位置，打開照明系統(tǒng)。

接通水泵電源，水箱中的水通過水泵提升進(jìn)入沖洗管，水泵供水流量可通過水泵前的壓力調(diào)節(jié)閥來控制。

調(diào)節(jié)水泵前的壓力調(diào)節(jié)閥的開度到一定的流量，待沖洗管內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集界面進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，得到不充氣時(shí)各測壓點(diǎn)的壓力，打開攝像機(jī)記錄此時(shí)沖洗管中的流態(tài)。

接通空氣壓縮機(jī)的電源，按下空氣壓縮機(jī)開關(guān)鍵，高壓氣體進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，根據(jù)第二壓力表的讀數(shù)來調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣罐一端的逆止閥來控制氣體壓力，由氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量氣體流量，將壓力設(shè)定為一定值，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)空氣壓縮機(jī)停止工作，低于設(shè)定壓力時(shí)空氣壓縮機(jī)自動(dòng)開始工作，氣、水在a點(diǎn)混合后進(jìn)入沖洗管，沖洗管里形成的是氣-水兩相混合物，空氣由沖洗管出口直接排空，水流入水箱進(jìn)行循環(huán)再使用。

設(shè)定氣水脈沖控制儀的停氣時(shí)間和充氣時(shí)間為定值。

啟動(dòng)氣水脈沖控制儀，高壓氣體開始間歇的充入沖洗管中，待沖洗管內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集界面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，沖洗管內(nèi)的流量和測壓點(diǎn)壓力、壓差的數(shù)據(jù)由流量計(jì)、壓力變送器及壓差傳感器通過數(shù)據(jù)采集裝置轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，傳輸至計(jì)算機(jī)，自動(dòng)保存為Excel文件，一定時(shí)間后關(guān)閉數(shù)據(jù)采集界面，關(guān)閉氣水脈沖控制儀，此過程同時(shí)用攝像機(jī)拍攝。

分別調(diào)整停氣時(shí)間和進(jìn)氣時(shí)間，重復(fù)上一步驟，得到一定氣壓和一定供水流量下沖洗管中流量、壓力、壓差數(shù)據(jù)以及水流流態(tài)的變化情況。

關(guān)閉水泵，拔掉電源，保持空氣壓縮機(jī)和氣水脈沖控制儀工作一段時(shí)間，排空沖洗管內(nèi)的水，水排空后關(guān)閉空氣壓縮機(jī)和氣水脈沖控制儀，拔掉電源，結(jié)束試驗(yàn)。

實(shí)施例3：

在本實(shí)用新型工作之前，確保各部件的控制閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)向水箱中沖入足量的水，打開計(jì)算機(jī)，開啟數(shù)據(jù)采集界面，調(diào)整好攝像機(jī)位置，打開照明系統(tǒng)。

接通水泵電源，水箱中的水通過水泵提升進(jìn)入沖洗管，水泵供水流量可通過水泵前的壓力調(diào)節(jié)閥來控制。

調(diào)節(jié)水泵前的壓力調(diào)節(jié)閥的開度到一定的流量，待沖洗管內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集界面進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，得到不充氣時(shí)各測壓點(diǎn)的壓力，打開攝像機(jī)記錄此時(shí)沖洗管中的流態(tài)。

接通空氣壓縮機(jī)的電源，按下空氣壓縮機(jī)開關(guān)鍵，高壓氣體進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，根據(jù)第二壓力表的讀數(shù)來調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣罐一端的逆止閥來控制氣體壓力，由氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量氣體流量，將壓力設(shè)定為一定值，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)空氣壓縮機(jī)停止工作，低于設(shè)定壓力時(shí)空氣壓縮機(jī)自動(dòng)開始工作，氣、水在a點(diǎn)混合后進(jìn)入沖洗管，沖洗管里形成的是氣-水兩相混合物，空氣由沖洗管出口直接排空，水流入水箱進(jìn)行循環(huán)再使用。

設(shè)定氣水脈沖控制儀的停氣時(shí)間和充氣時(shí)間為定值。

啟動(dòng)氣水脈沖控制儀，高壓氣體開始間歇的充入沖洗管中，待沖洗管內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集界面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，沖洗管內(nèi)的流量和測壓點(diǎn)壓力、壓差的數(shù)據(jù)由流量計(jì)、壓力變送器及壓差傳感器通過數(shù)據(jù)采集裝置轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，傳輸至計(jì)算機(jī)，自動(dòng)保存為Excel文件，一定時(shí)間后關(guān)閉數(shù)據(jù)采集界面，關(guān)閉氣水脈沖控制儀，此過程同時(shí)用攝像機(jī)拍攝。

保持水泵一端的壓力調(diào)節(jié)閥的開度不變，即供水流量不變，保持氣水脈沖控制儀的停氣時(shí)間和充氣時(shí)間不變，依次調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣罐一端的逆止閥的開度，設(shè)定不同的氣體壓力，重復(fù)上一步驟，得到不同氣壓下沖洗管中流量、壓力、壓差數(shù)據(jù)以及水流流態(tài)的變化情況。

關(guān)閉水泵，拔掉電源，保持空氣壓縮機(jī)和氣水脈沖控制儀工作一段時(shí)間，排空沖洗管內(nèi)的水，水排空后關(guān)閉空氣壓縮機(jī)和氣水脈沖控制儀，拔掉電源，結(jié)束試驗(yàn)。

實(shí)施例4：

在本實(shí)用新型工作與計(jì)算機(jī)連接，確保各部件的控制閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)向水箱中沖入足量的水，打開計(jì)算機(jī)，開啟數(shù)據(jù)采集界面，調(diào)整好攝像機(jī)位置，打開照明系統(tǒng)。

接通水泵電源，水箱中的水通過水泵提升進(jìn)入沖洗管，水泵供水流量可通過水泵前的壓力調(diào)節(jié)閥來控制。

調(diào)節(jié)水泵前的壓力調(diào)節(jié)閥的開度到一定的流量，待沖洗管內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集界面進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，得到不充氣時(shí)各測壓點(diǎn)的壓力，打開攝像機(jī)記錄此時(shí)沖洗管中的流態(tài)。

接通空氣壓縮機(jī)的電源，按下空氣壓縮機(jī)開關(guān)鍵，高壓氣體進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，根據(jù)第二壓力表的讀數(shù)來調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣罐一端的逆止閥來控制氣體壓力，由氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量氣體流量，將壓力設(shè)定為一定值，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)空氣壓縮機(jī)停止工作，低于設(shè)定壓力時(shí)空氣壓縮機(jī)自動(dòng)開始工作，氣、水在a點(diǎn)混合后進(jìn)入沖洗管，沖洗管里形成的是氣-水兩相混合物，空氣由沖洗管出口直接排空，水流入水箱進(jìn)行循環(huán)再使用。

設(shè)定氣水脈沖控制儀的停氣時(shí)間和充氣時(shí)間為定值。

啟動(dòng)氣水脈沖控制儀，高壓氣體開始間歇的充入沖洗管中，待沖洗管內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集界面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，沖洗管內(nèi)的流量和測壓點(diǎn)壓力、壓差的數(shù)據(jù)由流量計(jì)、壓力變送器及壓差傳感器通過數(shù)據(jù)采集裝置轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，傳輸至計(jì)算機(jī)，自動(dòng)保存為Excel文件，一定時(shí)間后關(guān)閉數(shù)據(jù)采集界面，關(guān)閉氣水脈沖控制儀，此過程同時(shí)用攝像機(jī)拍攝。

保持儲(chǔ)氣罐一端的逆止閥的開度不變，即供氣壓力不變，保持氣水脈沖控制儀的停氣時(shí)間和充氣時(shí)間不變，依次調(diào)節(jié)水泵一端的壓力調(diào)節(jié)的閥門開度，設(shè)定不同的供水流量，重復(fù)上一步驟，得到不同供水流量下沖洗管中流量、壓力、壓差數(shù)據(jù)以及水流流態(tài)的變化情況。

關(guān)閉水泵，拔掉電源，保持空氣壓縮機(jī)和氣水脈沖控制儀工作一段時(shí)間，排空沖洗管內(nèi)的水，水排空后關(guān)閉空氣壓縮機(jī)和氣水脈沖控制儀，拔掉電源，結(jié)束試驗(yàn)。

本實(shí)用新型采用壓力變送器、壓差傳感器測量沖洗管內(nèi)兩相流壓力、壓差數(shù)據(jù)，量程為0-0.2Mpa，精度等級(jí)為0.2％，數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)置的采取頻率為10000Hz，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頻率為100Hz，即每秒得到10000組測量記錄，每秒存儲(chǔ)100組，并可以顯示實(shí)時(shí)壓力曲線。

氣水兩相流中彈狀流狀態(tài)下，高速高壓氣體阻隔的液彈在管道清洗過程中起主要清洗作用，液彈具有很小的含氣量，而且流速很高，可以基于均流模型來推導(dǎo)管道內(nèi)的壓力降，在管流液彈中取一控制體，如圖2所示。

根據(jù)圖2和圖3，恒定的一元均勻流動(dòng)的動(dòng)量方程：

式中——作用在流體上的合外力(N)；

M——質(zhì)量流量，即單位時(shí)間流過管道質(zhì)量(kg/s)；

u——均相流體的平均流速(m/s)。

設(shè)一元流的表面積為A，為壓力pA、-(p+dp)A和摩擦力-dF的合力。則式(1)變?yōu)?/p>

-Adp-dF＝Mdu (2)

式中ρ——流體的密度(kg/m3)；

p——作用在斷面上的壓強(qiáng)(N/m2)。

其中摩擦力dF，即總的摩擦剪切力可根據(jù)壁面剪切力τ_w及管道的內(nèi)表面積計(jì)算：

dF＝τ_wPdz (3)

對(duì)于圓管則dF＝τ_wπDdz

式中P——濕周(m)；

D——管徑(m)。

流體與管壁間的剪切力τ_w可由下式計(jì)算：

式中J——單位長度管道的沿程水頭損失，

式中f——摩擦系數(shù)。

氣水兩相介質(zhì)的比容v：

式中Q——體積流量(m3/s)；

x——質(zhì)量含氣率；

v_l,v_g——分別為液相、氣相的比容；

Mg、Ml——?dú)庀嗪鸵合嗟馁|(zhì)量流量(kg/s)。

由于則：

液相壓縮性很小，dv_l＝0，則：

將(5)、(8)代入(2)整理得：

其中整理得：

上式即為氣水兩相流均流模型的壓力梯度微分方程式，其中f、(v_g-v_l)、都是沿程變化的，所以積分較困難，為了簡化計(jì)算，作如下假設(shè)：

(1)氣相介質(zhì)是不可壓縮的，或者在所計(jì)算的管道壓差下氣相介質(zhì)的比容變化很小，則這一假設(shè)在管道不是太長的很多場合是成立的。

(2)f和(v_g-v_l)沿程不變，這在脈沖壓力和頻率恒定的情況下成立。

根據(jù)以上假設(shè)，方程(10)簡化得：

管道進(jìn)口z＝0處，x＝0、p＝p1；出口z＝L處，x＝x、p＝p2。

積分得：

當(dāng)管中沒有氣體時(shí)，x＝0，vg＝0，

式(14)即為計(jì)算單相流沿程水頭損失的達(dá)西公式。

式(12)為基于均相流模型的水平管道氣水兩相流壓降公式，其中第一部分Δp₁稱為摩擦壓降，第二部分Δp₂稱為加速壓降。研究發(fā)現(xiàn)，摩阻壓降是總壓降的最重要組成部分，占到總壓降的92％-95％。加速壓降是由壓降低引起的氣相膨脹導(dǎo)致的，只與氣相含量有關(guān)，而與含氣量沿管道的變化方式無關(guān)，即管道的截面積不變，流體的加速壓降非常小，遠(yuǎn)小于摩擦壓降，可以忽略不計(jì)。由公式可以看出，充氣量增加，即質(zhì)量含氣率x增加，管內(nèi)氣水兩相流壓降加大，即表示管壁與流體間的剪切力加大。氣水脈沖管道清洗法就是在水流中充入高壓氣體脈沖，使管道內(nèi)瞬間產(chǎn)生很大的壓降，利用造成這個(gè)壓降的剪切力對(duì)管道進(jìn)行清洗的，因?yàn)楸诿婕羟辛Σ蝗菀讬z測，而管內(nèi)兩相流壓降較容易利用壓差傳感器測得，因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)氣水脈沖管道清洗過程的控制，就需要掌握氣水脈沖管道清洗過程中，不同因素對(duì)氣液兩相流的壓降變化的影響。

綜上所述，通過實(shí)施例2、實(shí)施例3以及實(shí)施例4試驗(yàn)和記錄的數(shù)據(jù)及流態(tài)情況，可以得出不同管材、不同管徑、管壁腐蝕度不同的管道在哪些管道供水流量、供氣壓力、充氣和停氣時(shí)間條件下，氣水兩相流對(duì)管壁的剪切力最大，也就是沖洗效果最好的，憑此可以得到最優(yōu)的管道供水流量、供氣壓力、充氣和停氣時(shí)間等參數(shù)。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型專利技術(shù)的原理，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理和范圍的前提下本實(shí)用新型專利技術(shù)還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型專利技術(shù)的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型專利技術(shù)要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。