含固液的多相流的沖刷試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多相流沖刷試驗(yàn)技術(shù)，具體涉及含固液的多相流的沖刷試驗(yàn)系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)管道內(nèi)部流體的沖蝕試驗(yàn)研究一般可分為兩類:單相流、多相流。單相流沖蝕是由管道內(nèi)部流動(dòng)的單相腐蝕流體造成的，對(duì)其研究開展較早，較多相流沖蝕研究簡(jiǎn)單。多相流沖蝕涉及汽、液、固等其中至少兩相復(fù)雜介質(zhì)的配比和組成，其過程較復(fù)雜，在工業(yè)中也最為常見，與工程實(shí)際關(guān)聯(lián)最為密切，但研究工作尚不夠深入。
[0003]例如，工程生產(chǎn)實(shí)際涉及的凝汽器冷卻管，其材料應(yīng)根據(jù)水質(zhì)的不同類型、不同等級(jí)進(jìn)行選擇，同時(shí)還需考慮材質(zhì)的耐蝕性和經(jīng)濟(jì)可行性等多種因素，從而為凝汽器的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供充分保障。冷卻管是凝汽器最重要的零件，重量上它約占整個(gè)凝汽器的1/8?1/4，造價(jià)上約占1/4?1/2。凝汽器的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性很大程度上取決于冷卻管。正確選用冷卻管的材料，合理評(píng)價(jià)其質(zhì)量，是保證凝汽器安全的最重要的前提，最根本的措施，因而是凝汽器設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
[0004]冷卻管選材的中心問題是管材的耐腐蝕性能。不同金屬材料的耐腐蝕性能，既取決于材料本身的特性，也取決于冷卻水水質(zhì)等外界條件，如介質(zhì)的種類、濃度、溫度、含砂量、流速等。因此，冷卻水水質(zhì)是凝汽器冷卻管選材的基本依據(jù)。在給定的冷卻水水質(zhì)條件下，具有適度優(yōu)良的耐腐蝕性能，是冷卻管選材追求的主要目標(biāo)。按照我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL712“火力發(fā)電廠凝汽器管選材導(dǎo)則”規(guī)定，冷卻管不出現(xiàn)管材的嚴(yán)重腐蝕和泄漏，使用壽命應(yīng)在20年以上。對(duì)于核電站凝汽器冷卻管，使用壽命應(yīng)在30年以上。所以，在正確選定冷卻管材料品種牌號(hào)規(guī)格后，制訂管材合理的技術(shù)條件，嚴(yán)格的檢驗(yàn)規(guī)程，科學(xué)的質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，也是非常重要的，這些都屬于冷卻管選材的范圍。
[0005]冷卻水中的懸浮物及含砂量確實(shí)是冷卻管腐蝕破壞的重要因素，應(yīng)作為冷卻管選材的重要依據(jù)。在分析冷卻水中懸浮物及含砂量對(duì)選材的影響時(shí)，除考慮其含量外，還應(yīng)注意其粒徑和形狀特征。冷卻管內(nèi)冷卻水的流速對(duì)凝汽器傳熱性能有很大影響，該流速的高低也是決定冷卻管材耐腐蝕性能的重要因素。冷卻管內(nèi)冷卻水流速往往同冷卻水水質(zhì)并列作為冷卻管選材的依據(jù)。材料在磨損和腐蝕雙重因素的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的加速破壞現(xiàn)象，即磨損腐蝕。因腐蝕介質(zhì)中含有砂石之類的固體懸浮物時(shí)，管子內(nèi)表面在受到腐蝕的同時(shí)還受到研磨作用，即固體顆粒的沖刷腐蝕。
[0006]目前，對(duì)管子腐蝕方面僅僅基于材料的靜態(tài)浸泡腐蝕試驗(yàn)、電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)、點(diǎn)蝕試驗(yàn)結(jié)果的考慮，未結(jié)合實(shí)際工況，進(jìn)行模擬沖刷試驗(yàn)，尤其是在介質(zhì)中含有固體顆粒相流即固相流時(shí)的數(shù)據(jù)基本沒有，特別是，諸如冷卻管這類使用壽命應(yīng)在20年以上的需做長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)的管材。
[0007]為此，期望尋求一種技術(shù)方案，以至少減輕上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]—方面，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種能模擬管道實(shí)際沖刷工況的含固液的多相流的沖刷試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0009]另一方面，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種利用一方面所提供的試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行沖刷試驗(yàn)的方法。
[0010]為解決一方面問題，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案。
[0011]—種含固液的多相流的沖刷試驗(yàn)系統(tǒng)，包括:
容器，用于盛裝含固液的多相流的流體介質(zhì)；
流體路徑，連通至所述容器；
制動(dòng)器，用于控制所述流體介質(zhì)從所述容器至所述流體路徑的流動(dòng)及流動(dòng)速度；至少一個(gè)連接口，其位于所述流體路徑，該連接口用于連接到由所述試驗(yàn)系統(tǒng)提供所述流體介質(zhì)的至少一個(gè)試樣管子；以及
調(diào)速測(cè)量單元，用于調(diào)節(jié)經(jīng)所述流體路徑流過所述試樣管子的所述流體介質(zhì)流動(dòng)的速度并測(cè)量該速度。
[0012]所述調(diào)速測(cè)量單元包括彼此串聯(lián)的流量計(jì)、第一閥及和所述流量計(jì)、第一閥并聯(lián)的第二閥。
[0013]還包括:
加熱單元，用于加熱所述試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)的所述流體介質(zhì)；
溫度傳感器，位于所述流體路徑處，用于測(cè)量所述流體路徑中所述流體介質(zhì)的溫度；以及
控制單元，連接至所述加熱單元和所述溫度傳感器，用于將所述溫度傳感器所測(cè)量的溫度與用于表示設(shè)定試驗(yàn)溫度的信息比較，并在所述溫度傳感器所測(cè)量的溫度等于或大于所述設(shè)定試驗(yàn)溫度的情況下控制所述加熱單元中止加熱。
[0014]還包括:攪拌器，用于攪拌所述容器內(nèi)的所述流體介質(zhì)。
[0015]還包括串接有旁路閥的從所述制動(dòng)器的出口引出的旁路流體路徑。
[0016]所述流體路徑與所述容器閉環(huán)連通。
[0017]所述制動(dòng)器為水栗。
[0018]所述第一閥為截止閥，所述第二閥為可調(diào)節(jié)開度的閥；
所述試樣管子為從待檢產(chǎn)品上直接截取的直管段。
[0019]為解決另一方面問題，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案。
[0020]一種利用上述結(jié)構(gòu)的含固液的多相流的沖刷試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行沖刷試驗(yàn)的方法，其包括如下步驟:
將按試驗(yàn)既定要求配置好的含固液的多相流的流體介質(zhì)置于容器內(nèi)；
將所述試樣管子與連接口連接；
關(guān)閉第二閥及制動(dòng)器，并將容器內(nèi)的流體介質(zhì)攪拌均勻；
開啟制動(dòng)器、第一閥，調(diào)節(jié)第二閥，達(dá)到試驗(yàn)所需流量后，關(guān)閉第一閥；
達(dá)到設(shè)定試驗(yàn)時(shí)間后，關(guān)閉第二閥及制動(dòng)器；
取下所述試樣管子，并對(duì)其進(jìn)行稱重、表面形貌觀測(cè)，綜合評(píng)定。
[0021]本發(fā)明具有下述有益技術(shù)效果。
[0022]本發(fā)明通過按試驗(yàn)既定要求配置流體介質(zhì)，并根據(jù)不同試驗(yàn)方案通過調(diào)速測(cè)量單元配合制動(dòng)器合理選調(diào)流體介質(zhì)流速，實(shí)現(xiàn)模擬管道如直管段實(shí)際沖刷工況。試驗(yàn)完成后，通過試樣管子重量的減少量或試樣表面形貌分析，對(duì)樣件如管子進(jìn)行綜合評(píng)定。其對(duì)管道內(nèi)壁的評(píng)價(jià)更加科學(xué)。
[0023]本發(fā)明可以分析液相流(如水)中含固相顆粒(如砂)的含量對(duì)管道的選材和不同批次質(zhì)量的影響，還可以將固相顆粒粒徑和形狀特征考慮進(jìn)去，同時(shí)對(duì)流體介質(zhì)的流速和溫度可以進(jìn)行控制。例如，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)銅管、奧氏體不銹鋼鋼管、雙相不銹鋼鋼管和鈦管的選材和質(zhì)量的評(píng)定。
【附圖說明】
[0024]圖1示意性示出本發(fā)明的一種實(shí)施例。
[0025]圖2示意性示出本發(fā)明的另一種實(shí)施例。
[0026]圖3示意性示出本發(fā)明的試樣管子并聯(lián)的一種實(shí)施例。
[0027]圖4示意性示出本發(fā)明的試樣室并聯(lián)的一種實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為能詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)特征及功效，并可依照本說明書的內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步說明。
[0029]圖1示例性示出本發(fā)明的眾多實(shí)施例中一種含固液的多相流的沖刷試驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)施例。該含固液的多相流的沖刷試驗(yàn)系統(tǒng)包括容器1、制動(dòng)器2、流體路徑3、連接口 31及調(diào)速測(cè)量單元4。從容器1至連接口 31，流體路徑3上依次串聯(lián)制動(dòng)器2、調(diào)速測(cè)量單元4。
[0030]容器1可以采用但不限于長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，頂部可以具有開口。容器1用于盛裝含固液的多相流的流體介質(zhì)。該流體介質(zhì)可以按試驗(yàn)既定要求配置，模擬試樣管子A實(shí)際工況下的流體工質(zhì)，也可以采用試樣管子A實(shí)際工況下的流體工質(zhì)。
[0031]流體路徑3連通至容器1。例如，流體路徑3由管道連接而形成。流體路徑3的末端形成排泄口 32。
[0032]在圖1所呈現(xiàn)的實(shí)施例中，制動(dòng)器2采用水栗。制動(dòng)器2用于控制流體介質(zhì)從容器1至流體路徑3的流動(dòng)及流動(dòng)速度，流體介質(zhì)最終從排泄口 32流出流體路徑3。
[0033]連接口 31位于流體路徑3，連接口 31用于連接到由本發(fā)明的試驗(yàn)系統(tǒng)提供流體介質(zhì)的至少一個(gè)試樣管子A。連接口 31的一端接口與調(diào)速測(cè)量單元4連通，其另一端接口與排泄口 32連通，其每一端接口的數(shù)量為1個(gè)或多個(gè)。
[0034]如果連接口 31連接有多個(gè)試樣管子A時(shí)，該多個(gè)試樣管子A相串聯(lián)較佳。連接在連接口 31的多個(gè)試樣管子A可以是相同的試樣，以增加樣本數(shù)量，數(shù)據(jù)可以做統(tǒng)計(jì)，這是工程應(yīng)用研究所希望的；也可以是不同的試樣，數(shù)據(jù)具有可比性；還有可以是多個(gè)相同試樣與多個(gè)不同試樣的組合。
[0035]可以理解，上述多個(gè)試樣管子A還可以并聯(lián)連接于連接口 31，如圖3所示意性呈現(xiàn)兩個(gè)試樣管子A1、A2并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，或者串并聯(lián)組合方式連接于連接口 31。
[0036]連接口 31也可以是多個(gè)，具體數(shù)量根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)要求決定。
[0037]試樣管子A可以為但不限于從待檢產(chǎn)品上直接截取的直管段。
[0038]調(diào)速測(cè)量單元4用于調(diào)節(jié)經(jīng)流體路徑3流過試樣管子A的流體介質(zhì)流動(dòng)的速度并測(cè)量該速度。
[0039]許多情況下，為模擬工程實(shí)際情況，一般試驗(yàn)時(shí)間都很長(zhǎng)，如200h-1000h，通常流量計(jì)串聯(lián)在流體路徑中，這種情況下，流量計(jì)容易損壞，致使試驗(yàn)不得不中止。為此，本發(fā)明示意性提出一種調(diào)速測(cè)量單元4的實(shí)施例，該調(diào)速測(cè)量單元4包括彼此串聯(lián)的流量計(jì)42、第一閥41及和流量計(jì)42、第一閥41并聯(lián)的第二閥43。該種調(diào)速測(cè)量單元4的將流量計(jì)分開，只在需要檢測(cè)流量時(shí)通過第一閥41打開該流量計(jì)42，以避免流量計(jì)串聯(lián)在流體路徑中極容易造成其損壞而中止試驗(yàn)的問題，進(jìn)而節(jié)約試驗(yàn)成本。
[0040]在一些實(shí)施例中，第一閥41為截止閥，第二閥43為可調(diào)節(jié)開度的閥較佳，例如蝶閥。
[0041]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的試驗(yàn)系統(tǒng)還包括加熱單元6、溫度傳感器(圖中未示出)及控制單元5，以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)時(shí)對(duì)流體介質(zhì)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制。
[0042]加熱單元6用于加熱試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)的流體介質(zhì)，例如，將加熱單元6置于容器1內(nèi)的流體介質(zhì)中進(jìn)行加熱。
[0043]溫度傳感器位于流體路徑3處，用于測(cè)量流體路徑3中流體介質(zhì)的溫度。
[0044]控制單元5連接至加熱單元6和溫度傳感器，用于將溫度傳感器所測(cè)量的溫度與用于表示設(shè)定試驗(yàn)溫度的信息比較，并在溫度傳感器所測(cè)量的溫度等于或大于設(shè)定試驗(yàn)溫度的情況下控制加熱單元5中止加熱?；蛘撸刂茊卧?在溫度傳感器所測(cè)量的溫度小于設(shè)定試驗(yàn)溫度的情況下控制加熱單元5加熱流體介質(zhì)。
[0045]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的試驗(yàn)系統(tǒng)還包括攪拌器8。攪拌器8在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下用于攪拌容器1內(nèi)的流體介質(zhì)，以使含有固相流(如砂粒)與液相流(如水)均勻混合。
[0046]在一些實(shí)施