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您所在的位置:首頁> 技術資料 >海水水流沖刷試驗裝置-水流模擬沖刷系統

濟南思明特科技有限公司生產的水流沖刷試驗裝置用于模擬海水、水流沖刷,可設定沖刷實驗的壓力,試驗的水溫,實驗的時間,進行變頻控制技術,對水流沖刷大小進行控制。以下為之前生產的水流沖刷裝置的部分技術參數資料供參考。

水流沖刷試驗機設計
一、設計參數
1.1性能參數
壓力0.8MPa;
流速:1~2m/s;
0.5~1m/s
溫度:25攝氏度、35攝氏度;
1.2 試樣尺寸
試樣一 50X50mm;
試驗二 1cm^2電化學試樣;
二、系統設計
2.1系統原理設計

水流沖刷工作原理圖

1 溫度傳感器2 水箱 3 離心泵 4 壓力表 5 流量計6 試驗段I 7節流閥 8壓力表
9 流量計 10試驗段II 11泄壓閥 12加熱管13旁路泄壓閥 14支路泄壓閥 15支路節流閥
整個系統包括水箱、離心泵、壓力煲、流量計、管道、節流閥、泄壓閥。系統工作時由離心泵抽水進入管道,調整泄壓閥保持紅色管道內壓力達到設計值,如果機械手段無法達到平衡,再通過變頻器調整電機轉速,確保壓力、流速均達到設計值。如果控制故障,在壓力大于一定值時,安全閥打開,從旁路強制回流,保證人員以及設備運行安全。
2.2系統選型設計
2.2.1沖刷流道設計
為加快進度,提高機器使用效率,采用雙流道;因機器長時間運行,盡可能降低設備功率,降低試驗費用。由于消耗功率與壓力流量的乘積成正比,所以進行管道設計時,在壓力已經確定的情況,盡量減小管道通過水流截面積,根據試樣尺寸,其流道截面設計如下:

水流沖刷片安裝位置圖

1 50X50mm試樣 2 1cm^2試樣安裝孔 3 流道 4 50X50mm試樣安裝支架
圖2管道試樣安裝方式圖
圖1采用分段設計,每個可拆卸安裝支架,可安裝3組平行樣,每組平行樣放置在同一截面,采用沉降式平墊密封,能有效防止泄露。減少管道截面積,能夠有效降低電機功率,同時降低了試驗成本。一批次進行6種材料,周期分3個,總計18組試樣,根據上方設計,試樣安裝管道需要1580mm,在節流閥后,以及泄壓閥流出足夠長度(防止水流突變,前后均留500mm),壓力管道為2580mm;再考慮接頭、對接等方面的長度,總結需要3000mm,在泄壓閥后的管道采取變徑,將管道加粗,使水流變緩,盡量防止渦流。

2.2.2離心泵選型設計
壓力0.8MPa下,進行1~2m/s與0.5m/s~1 m/s速率沖刷試驗,為加快試驗進度,采用兩種流速同時進行:
流道1 測量流度1.5m/s 根據截面積,換算對應流量:9.72m^3/h
流道2 測量流度0.75m/s根據截面積,換算對應流量:4.86 m^3/h
為節省能源,兩種流量方式采用一條回路進行,低流量回路采用旁路分流的形式進行控制流速。則功率計算只需要按照流速較高的進行計算。
功率計算:
根據電機功率N(KW) 額定壓力P(Pa) 流量Q(m^3/s)的關系:
N=PQ/k (1)
式中:k——效率,百分數或小數表示。
將已知條件帶入公式
(2)
按照常規離心泵效率 K=0.4
N=5.4KW
根據電機選擇需要一定余量,至少選6KW的電機。
2.2.3介質加熱設計
泵的流量為9.72 m^3/h,根據離心泵特點,應留有一定的滲漏余量,在無人值守的情況下,應當在16小時不出現缺水現象,同時水泵供水應有一定水壓,同時因需要加熱,為節約能源,水應當盡量少,擬采用0.5 m^3水箱。
根據公式:
(3)
其中,Q表示熱量,C比熱容,M質量, 溫度變化量,該公式表明了理想狀態下,一定質量的物體溫度每升高,所吸收的熱量。
水箱中注水0.5 m^3(水量好選擇1 m^3,如果中間滲漏及容易缺水),考慮使用情況,冬天試驗車間內水溫按照1℃計算,升到35攝氏度理論所需總熱量:
Q=4.2*10^3J/Kg·℃*500Kg*34=7.2*10^7J
根據熱量與KWh的關系,經過換算,升溫需要總熱量20KWh;充分考慮到加熱時間與加熱功率,與設備運行成本折中,擬采取5h加熱到既定溫度,則需要加熱功率為4KW;但是由于在加熱的過程中,設備與外界存在熱交換,溫差越大,熱交換速度越快(其散熱速度與吸熱速度算法是一致的),所以在水箱外應做好保溫設施,減小熱量流失。同時應當在4KW加熱功率基礎上,選取一定的余量,初步選擇加熱功率為6KW。(采用1 m^3,則要選擇10KW)

水流沖刷片安裝位置圖

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