專利名稱：顆粒堆積物彌散度測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是對顆粒堆積物流動性能進行評價裝置，具體涉及的是在層流流態(tài)流體的沖擊作用下的顆粒堆積物彌散度測量裝置及測量方法。背景技術(shù)：
現(xiàn)有固體堆積物質(zhì)的流動性能的測量設(shè)備主要應(yīng)用在粉體的流動性測量，主要是測量粉體安息角的值，再根據(jù)這個參數(shù)值的大小評價粉體的流動能力。目前，還沒有顆粒堆積物在流體介質(zhì)中流動性能的測量設(shè)備。彌散度的具體概念是，顆粒堆積物在其他流體介質(zhì)的沖擊作用下的分散能力，使用彌散度數(shù)值的大小評價顆粒堆積物的流動能力。判斷流體流動狀態(tài)的參數(shù)叫雷諾數(shù)，民/I，P為流體密度，為流
體動力粘度，v為流場的速度，I為流場的特征長度。民>4000,流體為紊流流動， 2000 < ^ <4000 ,為過渡狀態(tài)，Re <2000 ,流體為層流流動。通過調(diào)整流體的密度、粘度、
速度可以改變流體的流動狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供顆粒堆積物彌散度測量裝置，它用于解決現(xiàn)有技術(shù)無法對顆粒堆積物在流體介質(zhì)中流動性能進行測量的問題，本發(fā)明的另一個目的是提供顆粒堆積物彌散度測量裝置的測量方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種顆粒物彌散度測量裝置有一個帶有出入口的長方形測試容器，測試容器的出口與抽吸泵連接，測試容器有一個測試腔體， 測試腔體兩端的腔體壁上布滿細小的篩眼，測試腔體靠近出口的部位設(shè)置帶有海綿充填物的隔篩，測試腔體與出口之間為緩沖腔，測試腔體與入口之間也有一個緩沖腔，測試腔體與入口相對的部位設(shè)置有兩塊擋板；測試容器底面是透明的，測試容器底面下部設(shè)置有激光掃描成像裝置，測試容器上部帶有不透明的遮光蓋子，抽吸泵、激光掃描成像裝置通過信號傳輸線連接到信號輸出接頭上。上述方案中測試容器長度廣5米，測試腔體深度0. 2^0. 4米、寬度0. 6^0. 9米；擋板的高度0. 2 0. 4米、長度0. 2 0. 4米，兩塊擋板之間的寬度0. Γ0. 2米。上述方案中測試容器入口與儲液箱連接，測試容器入口處安裝調(diào)節(jié)閥，抽吸泵的出口連接另一個儲液箱。上述方案中信號輸出接頭連接電腦。上述顆粒物彌散度測量裝置的測量方法
一、暫時關(guān)閉測試容器入口，將測試容器內(nèi)放滿水，把顆粒物堆積在兩塊擋板之間，并規(guī)整成表面平整的規(guī)則矩形，測量堆積物高度H ；
二、打開測試容器入口，啟動并調(diào)節(jié)抽吸泵抽吸速度，對密度為l.(Tl.2g/Cm3、動力粘度為5(T70 mPa-s的流體進行抽吸，使流體的流動速度達到0. 5^0. 8m/s，此時流體的流動狀態(tài)為層流流態(tài)，蓋上遮光蓋子，對顆粒堆積物進行5-10分鐘的沖擊；由于流體的沖擊作用，一部分顆粒物被流體沖出擋板處，這部分顆粒物沉淀在測試容器底面上，構(gòu)成具有一定面積的圖形形狀，放出測試容器內(nèi)流體；
三、使用激光掃描成像裝置，將測試容器內(nèi)顆粒物彌散形成的不規(guī)則形狀掃描成像在電腦中，計算顆粒物彌散形狀的面積S及從擋板處沖出的顆粒物體積V，將擋板內(nèi)剩余的顆粒堆積物表面整平，測量高度值h，顆粒彌散度=(H_h)*(S/V)/H，電腦顯示測量結(jié)果。有益效果
1、本發(fā)明能夠?qū)恿髁黧w沖擊作用下的顆粒堆積物分散能力進行測量，為顆粒物流動能力提供了一種評價方法。2、本發(fā)明在測試腔體內(nèi)能夠形成一個流體橫截面上速度均勻分布的流場，并掃描顆粒堆積物經(jīng)流體沖擊后成形的平面彌散圖形，為顆粒堆積物動態(tài)流動能力的評價提供了新的技術(shù)方法。四

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的剖視圖； 圖3為使用狀態(tài)示意圖。1測試容器2抽吸泵3測試腔體4隔篩5緩沖腔6擋板7蓋子8激光掃描成像裝置9儲液箱10儲液箱。五具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明
結(jié)合圖1、圖2所示，這種顆粒物彌散度測量裝置有一個測試容器1，測試容器1是帶有出入口的長方形容器，長方形容器的出口與抽吸泵2連接，長方形容器有一個測試腔體3， 測試腔體3兩端的腔體壁上布滿細小的篩眼，測試腔體3靠近出口的部位設(shè)置帶有海綿充填物的隔篩4，此隔篩4與測試腔體3壁之間形成緩沖腔5，測試腔體3與出口之間為緩沖腔5，測試腔體3與入口之間也有一個緩沖腔5 ；由于測試腔體3兩端各有一個緩沖腔可以將流體進入測試容器1時兩端的不均勻區(qū)分隔出去，使測試腔體3內(nèi)形成穩(wěn)定的均勻的流場，而測試腔體3出口由于有兩個緩沖腔，可將抽吸泵2抽吸力量進行緩釋，確保測試腔體 3形成一個穩(wěn)定均勻的壓降流場；測試腔體3與入口相對的部位設(shè)置有兩塊平行擋板6，兩塊擋板6之間用于堆積測試用的顆粒物，由于其與入口相通，當(dāng)抽吸泵2抽吸流體時，流體對擋板6間的顆粒物進行沖擊，使顆粒物向測試腔體3中分散；測試容器1底面是透明的， 測試容器1底面下部設(shè)置有激光掃描成像裝置8，由此可掃描顆粒堆積物經(jīng)流體沖擊后成形的平面彌散圖形；測試容器1上部帶有不透明的遮光蓋子7，蓋子7可以起到密封作用， 抽吸泵2、激光掃描成像裝置8通過信號傳輸線連接到信號采集傳輸卡，信號采集卡安裝在電腦上。測試腔體3兩端的腔體壁上布滿細小的篩眼，能夠均衡流體流動截面上流速分布；測試腔體3的隔篩可以阻止顆粒物流失。本發(fā)明的測試容器1長度Γ5米，測試腔體3高度0. 2 0. 4米、寬度0. 6 0. 9米， 盛放顆粒物的擋板6高0. 2 0. 4米、寬度0. Γ0. 2米、長度0. 2 0. 4米。彌散度是顆粒堆積物在其他流體介質(zhì)的沖擊作用下的分散能力，通過使用彌散度數(shù)值的大小評價顆粒堆積物的流動能力。本發(fā)明行顆粒物彌散度測量時，參閱圖3所示，需要將盛裝流體的儲液箱9與測試
4容器1的入口連接，在入口處安裝調(diào)節(jié)閥，把抽吸泵2的出口連接另一個儲液箱10，通過抽吸泵2對箱體內(nèi)的流體抽吸，對擋板6處的顆粒物進行沖擊，得到顆粒物的彌散形狀，進行分析處理，具體測量方法如下，
首先，制備測試所需流體，使流體密度在l.(Tl.2g/Cm3之間，流體的動力粘度在 30^70 mPa.S (毫帕秒)之間，將流體儲存在儲液箱9中；暫時關(guān)閉流體入口，向測試容器 1內(nèi)放滿水，將一定體積的顆粒物放在測試容器1內(nèi)的兩塊擋板6間，把顆粒物表面處理平整，測量堆積物高度H ；打開測試容器1入口，啟動并調(diào)節(jié)抽吸泵2抽吸速度，對密度為1. (Tl. 2g/cm3、動力粘度為5(T70 mFa-s的流體進行抽吸，使流體的流動速度達到 0. 5^0. 8m/s，此時流體的流動狀態(tài)為層流流態(tài)，蓋上遮光蓋子7，對顆粒堆積物進行5_10分鐘的沖擊，經(jīng)過5-10分鐘的流體沖擊后，一部分顆粒物向測試腔體3內(nèi)彌散成不規(guī)則形狀， 放出測試容器1內(nèi)的流體；使用激光掃描成像裝置8，將測試腔體3內(nèi)顆粒物彌散形成的不規(guī)則的形狀掃描成像在電腦中，計算顆粒物彌散形狀的面積S及從擋板6處彌散出的顆粒的體積V，將擋板6間剩余的顆粒堆積物表面整平，測量高度值h，從而得到，顆粒彌散度 = (H-h)*(S/V) /H0 本發(fā)明顆粒物直徑在2mm-5cm之間。
權(quán)利要求
1.一種顆粒物彌散度測量裝置，其特征在于這種顆粒物彌散度測量裝置有一個帶有出入口的長方形測試容器(1 )，測試容器(1)的出口與抽吸泵(2)連接，測試容器(1)有一個測試腔體(3)，測試腔體(3)兩端的腔體壁上布滿細小的篩眼，測試腔體(3)靠近出口的部位設(shè)置帶有海綿充填物的隔篩(4)，測試腔體(3)與出口之間為緩沖腔(5)，測試腔體(3) 與入口之間也有一個緩沖腔(5)，測試腔體(3)與入口相對的部位設(shè)置有兩塊擋板(6)；測試容器(1)底面是透明的，測試容器(1)底面下部設(shè)置有激光掃描成像裝置(8)，測試容器 (1)上部帶有不透明的遮光蓋子(7)，抽吸泵(2)、激光掃描成像裝置(8)通過信號傳輸線連接到信號輸出接頭上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒物彌散度測量裝置，其特征在于所述的測試容器(1)長度Γ5米，測試腔體(3)深度0. 2 0. 4米、寬度0. 6 0. 9米；擋板(6)的高度0. 2 0. 4米、長度0. 2 0. 4米，兩塊擋板(6)之間的寬度0.廣0. 2米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顆粒物彌散度測量裝置，其特征在于所述的測試容器(1)入口與儲液箱(9)連接，測試容器(1)入口處安裝調(diào)節(jié)閥，抽吸泵(2)的出口連接另一個儲液箱(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顆粒物彌散度測量裝置，其特征在于所述的信號輸出接頭連接電腦。
5.一種權(quán)利要求1或2或3或4所述的顆粒物彌散度測量裝置的測量方法，其特征在于其測量方法為，一、暫時關(guān)閉測試容器(1)入口，將測試容器(1)內(nèi)放滿水，把顆粒物堆積在兩塊擋板 (6)之間，并規(guī)整成表面平整的規(guī)則矩形，測量堆積物高度H ；二、打開測試容器(1)入口，啟動并調(diào)節(jié)抽吸泵(2)抽吸速度，對密度為l.(Tl.2g/Cm3、 動力粘度為5(T70mPa ■ ε的流體進行抽吸，使流體的流動速度達到0. 5^0. 8m/s,此時流體的流動狀態(tài)為層流流態(tài)，蓋上遮光蓋子(7)，對顆粒堆積物進行5-10分鐘的沖擊；由于流體的沖擊作用，一部分顆粒物被流體沖出擋板(6)處，這部分顆粒物沉淀在測試容器(1)底面上，構(gòu)成具有一定面積的圖形形狀，放出測試容器(1)內(nèi)流體；三、使用激光掃描成像裝置(8)，將測試容器(1)內(nèi)顆粒物彌散形成的不規(guī)則形狀掃描成像在電腦中，計算顆粒物彌散形狀的面積S及從擋板(6)處沖出的顆粒物體積V，將擋板 (6)內(nèi)剩余的顆粒堆積物表面整平，測量高度值h，顆粒彌散度=(H-h)*(S/V)/H，電腦顯示測量結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是顆粒堆積物彌散度測量裝置及測量方法，其中的顆粒物彌散度測量裝置有一個帶有出入口的長方形測試容器，測試容器的出口與抽吸泵連接，測試容器有一個測試腔體，測試腔體兩端的腔體壁上布滿細小的篩眼，測試腔體靠近出口的部位設(shè)置帶有海綿充填物的隔篩，測試腔體與出口之間為緩沖腔，測試腔體與入口之間也有一個緩沖腔，測試腔體與入口相對的部位設(shè)置有兩塊擋板；測試容器底面是透明的，測試容器底面下部設(shè)置有激光掃描成像裝置，測試容器上部帶有不透明的遮光蓋子，抽吸泵、激光掃描成像裝置通過信號傳輸線連接到信號輸出接頭上。本發(fā)明能夠?qū)恿髁黧w沖擊作用下的顆粒堆積物分散能力進行測量，為顆粒物流動能力提供了一種評價方法。
文檔編號G01N11/00GK102353615SQ201110157369
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者張楊, 李瑋, 畢雪亮, 王麗新, 閆鐵 申請人:東北石油大學(xué)