[发明专利]一种注入式的高分子聚合物溶液全流态减阻特性测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及高分子聚合物溶液的流动减阻特性研究领域，特别涉及了一种注入式的高分子聚合物溶液全流态减阻特性测量装置。

背景技术

在流体中加入少量的添加剂就可以使其摩擦阻力大幅减小，这一现象被称为添加剂减阻。自添加剂减阻发现以来，经多年研究，已成功应用到石油开采及输运、农田灌溉、船舶航运、工程消防、泄洪排涝以及医学工程等领域内；而在全球能源危机，倡导节能减排的大环境下，减阻剂的工程应用研究也将越来越受关注。目前发现的减阻剂主要可分为表面活性剂和高分子聚合物。虽然大多数表面活性剂减阻性能良好、抗降解性好，但是由于本身的化学性质，这使得其很难应用于一些特殊领域。而高分子聚合物由于自身的优点，特别是天然高分子聚合物，近来得到广大科研工作者的重视。因此，针对不同应用领域，通过高分子聚合物减阻特性的实验研究，寻找性能最佳的减阻剂，就显得尤为重要。

在现有的高分子聚合物溶液的减阻特性实验中，多采用预混式、单管路闭式循环系统进行实验，而通过从管壁或中心注入高分子聚合物溶液的减阻实验并不多。虽然有些实验装置考虑到这一问题，但采用的多是闭式循环，忽略了伴随着高分子聚合物溶液的注入，循环流体中所含高分子聚合物的影响，降低了实验结果的准确性。此外，众多研究也已表明注入式减阻效果要明显优于预混式减阻，因此设计一种添加剂注入式的减阻实验装置来研究其减阻机理也变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种注入式的高分子聚合物溶液全流态减阻特性测量装置，从而达到既可进行预混式实验又可以进行注入式实验，便于进一步探索高分子聚合物的减阻机理。

为了解决以上技术问题，在发明人课题组之前设计的实验装置（专利号：201320028552.4）上进行了完善，改进的目的在于原实验装置只能进行高分子聚合物溶液的预混式实验，而改进之后即可以进行预混式实验又可以进行注入式实验，便于进一步的探索高分子聚合物溶液的减阻机理。考虑到注入式实验的管径效应较小，因此本改进仅在管径为20mm的测试管上进行实施。本发明采用的具体技术方案如下：

一种注入式的高分子聚合物溶液全流态减阻特性测量装置，包括储液装置、动力装置、稳压装置、注入装置、测试装置以及连接各装置的管路系统；储液装置和动力装置通过进液管A（3）连接；动力装置和稳压装置通过进液管B（7）连接；稳压装置和测试装置通过测试管（21）连接；注入装置和测试装置通过不锈钢弯管（16）连接；

所述储液装置包括储液箱A（1）和接水盒（25），储液箱A（1）和接水盒（25）由出液管（29）连接；

所述动力装置包括离心泵（4）和变频器（5），离心泵（4）和储液箱A（1）通过进液管A（3）连接；

所述稳压装置包括一个进液箱（10）以及设置在回流管（8）上的阀门B（9）、设置在进液箱上的阀门C（13）和压力表（14），进液箱（10）和离心泵（4）通过进液管B（7）连接，进液箱（10）和储液箱A（1）通过回流管（8）连接；

所述注入装置包括储液箱B（19）、微型螺杆泵（18）和阀门E（17），储液箱B（19）通过不锈钢弯管（16）与测试管（21）相连；

所述测试装置包括测试管（21）、差压变送器（22）、流量计（6）、数据采集处理器（23）和计算机（24），流量计（6）设置在进液管B（7）上；

所述测试管（21）的管壁布有多个测压孔（20）。

所述进液箱（10）由原来的方形改成圆柱形，以提高承压能力。

所述注入装置既可用来注入高分子聚合物溶液，又可用来向流体中注入墨水以观察层流向湍流的转捩；注入装置通过连接在储液箱B（19）上的不锈钢弯管（16）与测试管（21）相连，且不锈钢弯管（16）末端可上下调动，以按实验要求进行壁面注入或中心注入。

所述接水盒（25）后接出液管（29），所述出液管（29）在原有的基础上加装了排水管（27），以便在做注入式实验时，水直接排出，而不再循环至储液箱A（1）；出液管（29）后面并未接排水管（27），而是直接通过接水盒（25）循环至储液箱A（1），形成闭式循环系统。

所述20mm测试管（21）的有机玻璃管分为四段：入口段、检测段、出流段和尾段，入口段与注入装置通过不锈钢弯管（16）连通，检测段与差压变送器（22）相连，且设有多个测压孔（20）。