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您所在的位置:首页> 技术资料 >海水水流冲刷试验装置-水流模拟冲刷系统

济南思明特科技有限公司生产的水流冲刷试验装置用于模拟海水、水流冲刷,可设定冲刷实验的压力,试验的水温,实验的时间,进行变频控制技术,对水流冲刷大小进行控制。以下为之前生产的水流冲刷装置的部分技术参数资料供参考。

水流冲刷试验机设计
一、设计参数
1.1性能参数
压力0.8MPa;
流速:1~2m/s;
0.5~1m/s
温度:25摄氏度、35摄氏度;
1.2 试样尺寸
试样一 50X50mm;
试验二 1cm^2电化学试样;
二、系统设计
2.1系统原理设计

水流冲刷工作原理图

1 温度传感器2 水箱 3 离心泵 4 压力表 5 流量计6 试验段I 7节流阀 8压力表
9 流量计 10试验段II 11泄压阀 12加热管13旁路泄压阀 14支路泄压阀 15支路节流阀
整个系统包括水箱、离心泵、压力煲、流量计、管道、节流阀、泄压阀。系统工作时由离心泵抽水进入管道,调整泄压阀保持红色管道内压力达到设计值,如果机械手段无法达到平衡,再通过变频器调整电机转速,确保压力、流速均达到设计值。如果控制故障,在压力大于一定值时,安全阀打开,从旁路强制回流,保证人员以及设备运行安全。
2.2系统选型设计
2.2.1冲刷流道设计
为加快进度,提高机器使用效率,采用双流道;因机器长时间运行,尽可能降低设备功率,降低试验费用。由于消耗功率与压力流量的乘积成正比,所以进行管道设计时,在压力已经确定的情况,尽量减小管道通过水流截面积,根据试样尺寸,其流道截面设计如下:

水流冲刷片安装位置图

1 50X50mm试样 2 1cm^2试样安装孔 3 流道 4 50X50mm试样安装支架
图2管道试样安装方式图
图1采用分段设计,每个可拆卸安装支架,可安装3组平行样,每组平行样放置在同一截面,采用沉降式平垫密封,能有效防止泄露。减少管道截面积,能够有效降低电机功率,同时降低了试验成本。一批次进行6种材料,周期分3个,总计18组试样,根据上方设计,试样安装管道需要1580mm,在节流阀后,以及泄压阀流出足够长度(防止水流突变,前后均留500mm),压力管道为2580mm;再考虑接头、对接等方面的长度,总结需要3000mm,在泄压阀后的管道采取变径,将管道加粗,使水流变缓,尽量防止涡流。

2.2.2离心泵选型设计
压力0.8MPa下,进行1~2m/s与0.5m/s~1 m/s速率冲刷试验,为加快试验进度,采用两种流速同时进行:
流道1 测量流度1.5m/s 根据截面积,换算对应流量:9.72m^3/h
流道2 测量流度0.75m/s根据截面积,换算对应流量:4.86 m^3/h
为节省能源,两种流量方式采用一条回路进行,低流量回路采用旁路分流的形式进行控制流速。则功率计算只需要按照流速较高的进行计算。
功率计算:
根据电机功率N(KW) 额定压力P(Pa) 流量Q(m^3/s)的关系:
N=PQ/k (1)
式中:k——效率,百分数或小数表示。
将已知条件带入公式
(2)
按照常规离心泵效率 K=0.4
N=5.4KW
根据电机选择需要一定余量,至少选6KW的电机。
2.2.3介质加热设计
泵的流量为9.72 m^3/h,根据离心泵特点,应留有一定的渗漏余量,在无人值守的情况下,应当在16小时不出现缺水现象,同时水泵供水应有一定水压,同时因需要加热,为节约能源,水应当尽量少,拟采用0.5 m^3水箱。
根据公式:
(3)
其中,Q表示热量,C比热容,M质量, 温度变化量,该公式表明了理想状态下,一定质量的物体温度每升高,所吸收的热量。
水箱中注水0.5 m^3(水量最好选择1 m^3,如果中间渗漏及容易缺水),考虑使用情况,冬天试验车间内水温按照1℃计算,升到35摄氏度理论所需总热量:
Q=4.2*10^3J/Kg·℃*500Kg*34=7.2*10^7J
根据热量与KWh的关系,经过换算,升温需要总热量20KWh;充分考虑到加热时间与加热功率,与设备运行成本折中,拟采取5h加热到既定温度,则需要加热功率为4KW;但是由于在加热的过程中,设备与外界存在热交换,温差越大,热交换速度越快(其散热速度与吸热速度算法是一致的),所以在水箱外应做好保温设施,减小热量流失。同时应当在4KW加热功率基础上,选取一定的余量,初步选择加热功率为6KW。(采用1 m^3,则要选择10KW)

水流冲刷片安装位置图

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