專利名稱：粘塑性物料管道輸送的表面膜減阻效果測試儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及粘塑性物料管道輸送中的表面膜選擇測試儀器，屬于實驗設備。
背景技術：
中國專利表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(ZL20071026557.X)，是發(fā)明人的前期研究的成果。是仿生動物腸道膜和無鱗魚的體表粘液的表面膜減阻方法，采用在物料與管道間設置表面膜的被膜方法，一種輸料管道的內壁降低壁摩擦力的表面處理方法。使物料的內摩擦力大大高于管壁摩擦力，把降低壁摩擦力問題突顯成為管道輸送系統(tǒng)中的主要矛盾，在管道輸送中其他很多復雜的問題，都降為可以忽略的次要矛盾。一個很復雜的問題簡單化了，只是著重研究降低壁摩擦力問題，克服軟粘物料與管道內壁的粘滯性，粘塑性物料遠距離管道輸送的難題就得以解決。由于輸料管道為高能表面，管壁的表面能很大，于是管壁與物料的間粘附功也很大，物料在管壁上的粘附作用很強，造成輸料管道阻力很大。當輸料管道進行處理，在管壁上增加吸附層，并加入表面活性劑。在輸送過程中表面活性劑進入并吸附于管道的內壁上，從而形成一層牢固的表面膜。使得管壁與物料之間墊有一層懸浮膜，避免物料與管道之間的直接摩擦，以減少粘塑性物料擾動及與管壁粘滯阻力，同時使物料與管道相隔離，也減少了管道的磨損。如輸送粘土時加入的表面活性劑和水，就可以在管壁上鋪展，表面活性劑就以疏水的碳氫鏈吸附于管壁上，帶有一層表面膜的極性基伸入管內吸附在管壁上，將原來高能表面的管壁被表面膜覆蓋，此時粘土的移動在表面膜上進行，其粘附力降低、使輸送阻力降低。使粘塑性物料在低能耗的前提下進行輸送，實現(xiàn)各種粘塑性物料的遠距離管道輸送。表面膜的選擇是遠距離輸送粘塑性物料的關鍵技術之一，根據輸送物料選擇不同的表面膜，對不同配方的表面膜的減阻效果進行試驗至關重要。但是至今為止沒有表面膜的選擇比較的測試儀器。
發(fā)明內容
為了解決這一問題，在浙江省自然科學基金“粘塑性泥土管道輸送新方法及機理的研究”(M503164)，“軟粘土——粘塑性物料管道柱流輸送特性研究”(Y505041)的資助下。發(fā)明了粘塑性物料管道輸送的減阻表面膜選擇測試儀。本發(fā)明的粘塑性物料管道輸送的表面膜減阻效果測試儀，包括實驗臺、動板、提升裝置、水平調節(jié)系統(tǒng)、空壓機和真空機，其特征是把試板固定在動板上，噴涂被測試的表面膜，并放上試件；動板的一端連接提升裝置，設有垂直高度的標尺；在動板下設置一個可調頻率與振幅的振動器。所述的實驗臺板上設置動板和水平調節(jié)系統(tǒng)，固定提升裝置、壓力表和真空表。所述的動板用于固定試板，一端連接提升裝置，可以調節(jié)試板的傾斜角度。所述的試件可采用與輸送管道內壁相同材料和同樣表面處理的平面板，也可采用與輸送管道曲率相近的曲板，或直接采用輸送管道。使試驗更接近實際的輸送狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點I.由于采用了動板的一端連接提升裝置，設有垂直高度的標尺，可以獲得試件的各種傾斜角度。在試件的重量、試件與試板的接觸面積和動板尺寸已知的情況下，不但可用比較法得出最佳的表面膜層，而且還可以計算出，試件對試板的正壓力、試件的下滑力、試板與水平線的夾角、粘滯摩擦系數(shù)和物料和管道的壁摩擦力等參數(shù)。2.由于設置一個可調頻率與振幅的振動器，選擇在不同頻率與不同振幅中測試出不同的減阻效果。在管道輸送中有很多復雜力學的問題，本發(fā)明抓住降低壁摩擦力這個管道輸送系統(tǒng)中的主要矛盾，只是著重研究降低壁摩擦力問題，克服軟粘物料與管道內壁的粘滯性，一個很復雜的問題簡單化了。不但可得出最佳的表面膜層，而且還可以測出頻率與振幅與管道輸送的相關參數(shù)。3.由于在動板上固定試板，試板上噴涂表面膜，并放上試件。由此選擇出特定物料的最佳表面膜，表面膜減阻效果的比較，就變得輕松、方便、準確。4.由于模擬工程中的實際情況，采用與輸送管道曲率相同的曲板，或直接用實際工程中的輸送管道做成試板，所得的實驗數(shù)據更接近于實際工程中的工況，具有較好的指導性。所以，本發(fā)明具有原理簡單，計算方便，接近實況，可比性強的特點。選擇的表面膜應用于工程中使輸量更大，輸距更遠，能耗更省。
圖I為實施例平面試板表面膜選擇測試圖，圖2為管道表面膜選擇測試圖，圖3為曲面試板截面圖。圖中包含表面膜層(I)、試板(2)、試件(3)、絞鏈(4)、標尺(5)、頂板
(6)、液壓操縱桿(7)、液壓缸⑶、頂桿(9)、水平儀(10)、振動器(11)、動板(12)、實驗臺板
(13)、調節(jié)旋紐(14)、空壓機(15)、真空機(16)、壓力表(17)、負壓表(18)、抱攀(19)、管道
(20)、曲面試板(21)、圓形試件(22)。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。實施例如圖I所示，表面膜選擇測試儀包括一個有水平調節(jié)系統(tǒng)的實驗臺，水平儀(10)鑲嵌于實驗臺板(13)上，實驗臺腳分別設有水平調節(jié)旋紐(14);實驗臺板(13)上設置的動板(12)，一側設有提升裝置和垂直高度的標尺(5)，實驗臺板(13)下安裝空壓機
(15)、真空機(16);動板(12) —端連接提升裝置，在動板(12)下設置一個可調頻率與振幅的振動器(11)，在動板(12)上固 定試板(2);試板上噴涂被測試的表面膜層(1)，并放置試件⑶。提升裝置采用液壓頂桿(9)，頂板(6)與動板(12)由絞鏈(4)連接。表面膜層⑴根據輸送的物料選擇環(huán)保易降解材料，不同的表面膜層⑴的減阻效果不同，可采用水、潤滑活性劑、發(fā)泡劑的混合物等。在輸送軟粘土時，表面膜液采用聚丙烯酰胺(PAM)、直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨(AESA)、月桂醇硫酸鈉(K12)、擴散劑NN0、擴散劑MF中的一種或幾種混合的水溶液。
為了使試驗更接近實際的輸送狀態(tài)，采用的試板(2)與輸送管道內壁相同的材料并做同樣的表面處理，也可采用與輸送管道曲率相近的曲面試板(21)，或直接采用輸送管道(20)。下面對表面膜選擇測試儀的使用作進一步的說明。I.平面試板表面膜選擇測試第I步固定試板(2):把與輸送管道內壁相同的材料做成試板(2)，固定于測試儀的動板(12)上，轉動調節(jié)旋紐(14)，看水平儀(10)，把實驗臺板(13)調整到水平狀態(tài)；第2步噴涂表面膜把試板(2)劃分成幾個區(qū)域，并分別把幾種表面膜液噴涂于試板⑵的各自區(qū)域上，形成表面膜層(I);第3步按下式確定試件(3)的重量及試件(3)與試板(2)的接觸面積
權利要求
1.粘塑性物料管道輸送的表面膜減阻效果測試儀，其特征是ー個有水平調節(jié)系統(tǒng)的實驗臺，水平儀(10)鑲嵌于實驗臺板(13)上，實驗臺腳分別設有水平調節(jié)旋紐(14);實驗臺板(13)上設置的動板(12)，ー側設有提升裝置和垂直高度的標尺(5);實驗臺板(13)下安裝空壓機(15)、真空機(16);動板(12) —端連接提升裝置，在動板(12)下設置ー個可調頻率與振幅的振動器(11);在動板(12)上固定試板(2)，試板上噴涂被測試的表面膜層(I)，并放置試件(3)。
2.如權利要求I所述的粘塑性物料管道輸送的表面膜減阻效果測試儀，其特征是采用的試板(2)與輸送管道內壁相同的材料并做同樣的表面處理，也可采用與輸送管道曲率相近的曲面試板(21)，或直接采用輸送管道(20)。
3.如權利要求I所述的粘塑性物料管道輸送的表面膜減阻效果測試儀，其特征是表面膜液采用聚丙烯酰胺(PAM)、直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧こ烯醚硫酸鈉(AES)、脂肪醇聚氧こ烯醚硫酸銨(AESA)、月桂醇硫酸鈉(K12)、擴散劑NNO、擴散劑MF中的ー種或幾種混合的水溶液。
4.如權利要求I所述的粘塑性物料管道輸送的表面膜減阻效果測試儀，其特征是試件(3)的重量及試件(3)與試板(2)的接觸面積按下式計算
5.如權利要求I所述的粘塑性物料管道輸送的表面膜減阻效果測試儀，其特征是在表面膜條件下的推動物料所需的推力的為
全文摘要
粘塑性物料管道輸送的表面膜減阻效果測試儀，屬于實驗設備。包括實驗臺、動板、提升裝置、水平調節(jié)系統(tǒng)、空壓機和真空機，其特征是把試板固定在動板上，噴涂被測試的表面膜，并放上試件；動板的一端連接提升裝置，設有垂直高度的標尺；在動板下設置一個可調頻率與振幅的振動器。具有原理簡單，計算方便，接近實況，可比性強的特點。選擇的表面膜應用于工程中使輸量更大，輸距更遠，能耗更省。適用于各種粘塑性物料管道輸送中的減阻表面膜的選擇與測試。
文檔編號G01N33/00GK102628853SQ201210076098
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權日2012年3月12日
發(fā)明者朱婉珍, 李未材, 滕一峰, 陶松壘, 陶鈞炳 申請人:浙江科技學院