[发明专利]一种裂隙网络两相流实验装置及方法

摘要

本发明公开了一种裂隙网络两相流实验装置及方法，涉及岩土工程测量仪器领域。该装置包括一套裂隙网络模型、一套裂隙网络模型放置台、两套流体供给系统、一套油水分离系统和一套信号采集系统。裂隙网络模型采用透明亚克力板制作。模型放置台为水平度可调整的多孔板。供流系统由空压机和供流系统箱体组成，其中供流系统箱体内有两个子箱体，一个为供流箱，一个为回收箱，两个子箱体底部相隔，上部相通。油水分离器的设计既可降低油水混合物随意排放对环境的污染，又可实现油水循环利用。信号采集系统由差压计、压力传感器以及高清摄像机组成。本发明针对裂隙网络进行设计，能够稳定可靠的实现裂隙网络两相流的相关实验，具有较强的实用价值。

主权项

1.一种裂隙网络两相流实验装置，其特征在于：该装置包括一套裂隙网络模型、一套模型放置台、两套流体供给系统、一套油水分离系统和一套信号采集系统；信号采集系统包括水压传感器(2)、差压计(4)、高清摄像机(17)和电脑(18)；裂隙网络模型(1)由两块尺寸相同的透明亚克力板制作而成，在其中的一块亚克力板内雕刻有裂隙网络，然后通过亚克力板专用胶将其与另一块透明的亚克力板进行粘结；裂隙网络模型(1)的每个裂隙出口处均安装有裂隙出口转换头，以接裂隙网络模型(1)和导管；在裂隙网络模型(1)的底部设置有多个测压孔(1d)，各个测压孔(1d)中布置有水压传感器(2)，水压传感器(2)与电脑(18)相连接，通过水压传感器(2)实时记录、监测测压孔(1d)位置处的压力大小变化情况；裂隙网络模型(1)放置在裂隙模型放置台(3)上；裂隙模型放置台(3)上部为铜制多孔结构板(3a)；铜制多孔结构板(3a)的四角底部各设有一个可调节高度的螺杆(3b)，螺杆(3b)与裂隙模型放置台(3)的底部支座(3c)相连；通过旋转螺杆(3b)上的旋钮调整铜制多孔结构板(3a)的水平度；裂隙网络模型(1)的两侧设有两套流体供流系统；每套流体供流系统包括单向阀(5)、流体分流器(6)、电子流量计(7)、流量调节阀(8)、供流系统箱体、压力表(11)、泄压阀(12)、空气压缩机(13)及导管；其中，供流系统箱体是流体供流系统的核心部件；每套流体供流系统的供流系统箱体均由两个子箱体组成，其中一个子箱体供给流体流出被称为供流箱，另一个子箱体回收流体被称为回收箱；两个子箱体的底部相隔，顶部相通；两套流体供流系统中的供流系统箱体内部结构相同；两套流体供流系统的供流系统箱体分别为供流系统箱体a(9)和供流系统箱体b(10)，供流系统箱体a(9)中的两个子箱体被同一个密封盖a(9c)密封，密封盖a(9c)顶部装有压力表(11)和泄压阀(12)；压力表(11)和泄压阀(12)的作用为调节，显示供流系统箱体a(9)内的压力；供流系统箱体a(9)的两个子箱体分别为供流箱a(9a)和回收箱a(9b)，供流系统箱体b(10)的两个子箱体分别为供流箱b(10a)和回收箱b(10b)；流体供给系统的各个子箱体各被引出一根导管，导管中各安装有一个单向阀(5)；其中，从供流箱a(9a)和供流箱b(10a)引出的单向阀(5)只能使流体从供流箱a(9a)、供流箱b(10a)流出不能使流体流入；从回收箱a(9b)和回收箱b(10b)引出的单向阀(5)只能使流体流入回收箱a(9b)、回收箱b(10b)不能使流体流出；从供流箱a(9a)，供流箱b(10a)引出的导管上还依次安装有流量调节阀(8)和电子流量计(7)；供流箱a(9a)和供流箱b(10a)分别连接空气压缩机(13)，供流箱a(9a)和供流箱b(10a)内的压力由空气压缩机(13)提供；每套流体供流系统的两个子箱体引出的导管通过流体分流器(6)与裂隙网络模型(1)相连接；油水两相流时，两套流体供给系统中的回收箱a(9b)、回收箱b(10b)各通过一根导管与油水分离器(14)相连通，油水分离器(14)将回收箱a(9b)、回收箱b(10b)中的油水混合物进行分离，通过油水分离器(14)的出水口15和出油口16将分离出的水和油各通过一根导管分别对应流回供流箱a(9a)和供流箱b(10a)；差压计(4)设置在裂隙网络模型(1)的两侧，差压计(4)与电脑(18)相连，实时监测某两个裂隙出口或入口的压力差；裂隙网络模型(1)的正上方放置有高清摄像机(17)，高清摄像机(17)与电脑(18)相连接，通过高清摄像机(17)实时监测两相流的流动过程和两相流界面的变化情况；制作好的裂隙网络模型(1)放置在裂隙模型放置台(3)上；裂隙模型放置台(3)由三部分组成：上层多孔板(3a)，可调节高度螺杆(3b)，下层底部支座(3c)；上层多孔板(3a)上放置裂隙网络模型(1)，在放置裂隙网络模型(1)时需要使全部测压孔位置正好位于多孔板内孔的正上方，以方便安装水压传感器；四个螺杆(3b)分别位于上层多孔板(3a)四个角的位置，即连接上层铜制多孔板(3a)和下层底部支座(3c)，又可通过旋转该螺杆(3b)调节上层铜制多孔板(3a)水平度；在调节上层铜制多孔板(3a)时，借助水平尺(3d)进行辅助调节；供流箱a(9a)中设置有两个管道接口，分别为供流箱流体出口(9g)和供流箱流体入口(9h)；供流箱流体出口(9g)通过管道依次与流量调节阀(8)，电子流量计(7)，单向阀(5)以及流体分流器(6)与裂隙网络模型(1)相连；单向阀(5)靠近流体分流器(6)，作用为使流体只能从供流系统箱体a(9)，供流系统箱体b(10)流入裂隙网络模型(1)，不能使之反向流动；电子流量计(7)位于单向阀(5)和流量调节阀(8)之间，作用为显示导管中流体的流量；流量调节阀(8)靠近供流箱a(9a)，用以调节导管中流体的流量；供流箱流体入口(9h)向供流系统箱体a(9)内注入流体；在研究油水两相流时，两个流体供给系统的流体入口通过导管分别连接油水分离器(14)的水出口(15)和油出口(16)；回收箱b(10b)与供流箱a(9a)的结构相同；回收箱a(9b)中也设置了两个管道接口，分别为回收箱流体入口(9i)和回收箱流体出口(9j)；回收箱流体入口(9i)通过管道，依次与单向阀(5)，流体分流器(6)与裂隙网络模型(1)相连；单向阀(5)的作用为使流体只能从裂隙网络模型(1)流入回收箱a(9b)，不能使之反向流动；回收箱流体出口(9j)作用为排出回收箱中的流体；在研究油水两相流时，回收箱流体出口(9j)通过导管与油水分离器(14)的入口相连。