湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管道流體計(jì)算及加熱領(lǐng)域，尤其是一種湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]湍流求解中心問題是求湍流基本方程納維-斯托克斯方程的統(tǒng)計(jì)解，由于此方程的非線性和湍流解的不規(guī)則性，湍流理論成為流體力學(xué)中最困難而又引人入勝的領(lǐng)域。雖然湍流已經(jīng)研究了一百多年，但是迄今還沒有成熟的精確理論，許多基本技術(shù)問題得不到理論解釋。
[0003]對于粘性流體的層狀運(yùn)動，流體微團(tuán)的軌跡沒有明顯的不規(guī)則脈動。相鄰流體層間只有分子熱運(yùn)動造成的動量交換。層流計(jì)算也發(fā)展的比較成熟。
[0004]對于不涉及流體狀態(tài)的工程計(jì)算中，比如只需得知流體熱物性的工程實(shí)踐中，層流狀態(tài)的工作量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于湍流狀態(tài)，因此將湍流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿髟龠M(jìn)行溫度場或壓力場的采集將有效降低工作難度。例如，當(dāng)進(jìn)行油水乳狀液的抽取時，對于油包水型乳狀液，一般處于層流條件下，但對于水包油型油水乳狀液一般處于紊流條件下，因此為使計(jì)算時不牽扯紊流控制方程，亦將紊流條件下的流體變?yōu)閷恿鳡顟B(tài)，從而對流體進(jìn)行加熱使其溫度場變化從而應(yīng)用反問題方法推算出混合液組分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提出了一種湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，不僅可以將高速湍流流體轉(zhuǎn)變?yōu)槁賹恿髁黧w，而且還可以采集對流體的速度和溫度場的數(shù)值。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置，其中，包括外管和內(nèi)管，內(nèi)管設(shè)置在外管內(nèi)，內(nèi)管沿流體流動方向設(shè)置，內(nèi)管固定在外管內(nèi)，內(nèi)管沿流體流動方向的前部依次設(shè)置整流柵和節(jié)流網(wǎng)，整流柵設(shè)置在內(nèi)管的前端，內(nèi)管的中部設(shè)有測速儀，內(nèi)管沿流體流動方向的后部依次設(shè)置熱電偶埋設(shè)處和節(jié)流網(wǎng)，其中節(jié)流網(wǎng)設(shè)置在內(nèi)管的后端，沿內(nèi)管的圓周方向間隔設(shè)置數(shù)個熱電偶埋設(shè)處，熱電偶固定在熱電偶埋設(shè)處，內(nèi)管的外表面纏繞有電阻絲。
[0007]本發(fā)明中，所述外管和內(nèi)管均為石英管。
[0008]所述內(nèi)管可以通過內(nèi)管支撐架固定在外管內(nèi)。
[0009]所述整流柵內(nèi)設(shè)置了一組交錯排列的導(dǎo)流葉片，通過導(dǎo)流葉片梳理流體，使流體平穩(wěn)有序的通過。
[0010]所述的測速儀可以為畢托管，畢托管的一端設(shè)置在內(nèi)管中，另一端設(shè)置在外管的外側(cè)，通過畢托管可以準(zhǔn)確測出內(nèi)管中液體的流速。
[0011]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實(shí)現(xiàn)了對管道中流體物性求解時，使管道中復(fù)雜流體即湍流流體變?yōu)楹唵瘟黧w即層流流體，同時對流體進(jìn)行速度及溫度場變化的采集，大大降低了工作量及計(jì)算量。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是套管內(nèi)流體速度矢量模擬圖；
[0014]圖3是入口處套管內(nèi)流體速度矢量模擬圖；
[0015]圖4是管內(nèi)橫斷面瞬時速度圖。
[0016]圖中:i外管；2內(nèi)管;3畢托管;4熱電偶埋設(shè)處;5內(nèi)管支撐架;6節(jié)流網(wǎng)；7電阻絲;8
整流柵。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0018]如圖1所示，所述的湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置呈管狀，包括外管I和內(nèi)管2，外管I和內(nèi)管2均為石英管。內(nèi)管2設(shè)置在外管I內(nèi)，內(nèi)管2沿流體流動方向設(shè)置，內(nèi)管2通過內(nèi)管支撐架5固定在外管I內(nèi)。內(nèi)管2沿流體流動方向的前部依次設(shè)置整流柵8和節(jié)流網(wǎng)6，整流柵8設(shè)置在內(nèi)管2的前端，設(shè)置整流柵的作用是流體通過管道時，由于流向變化，流體分布不均造成能量損失，導(dǎo)致管道流動阻力增大，流體容易造成湍流。整流柵8里設(shè)置了一組交錯排列的導(dǎo)流葉片，通過導(dǎo)流葉片梳理流體，使流體平穩(wěn)有序的通過。節(jié)流網(wǎng)6的作用是充分增大管流阻力，以降低進(jìn)管流速。通過整流柵8和節(jié)流網(wǎng)6，使進(jìn)入內(nèi)管2內(nèi)的流體形成穩(wěn)定層流。
[0019]內(nèi)管2的中部設(shè)有測速儀，本實(shí)施例采用的測速儀為畢托管3，畢托管3的一端設(shè)置在內(nèi)管2中，另一端設(shè)置在外管I的外側(cè)，通過畢托管可以準(zhǔn)確測出內(nèi)管中液體的流速。
[0020]內(nèi)管2沿流體流動方向的后部依次設(shè)置熱電偶埋設(shè)處4和節(jié)流網(wǎng)6，其中節(jié)流網(wǎng)6設(shè)置在內(nèi)管2的后端。設(shè)置節(jié)流網(wǎng)6的目的是降低內(nèi)管中流體的流速，使內(nèi)管2形成滿液狀態(tài)。沿內(nèi)管2的圓周方向間隔設(shè)置多個熱電偶埋設(shè)處4，本實(shí)施例設(shè)置了六個熱電偶埋設(shè)處4，熱電偶固定在熱電偶埋設(shè)處，通過熱電偶采集內(nèi)管2內(nèi)的流體溫度場。
[0021 ]內(nèi)管2的外表面纏繞有電阻絲7，通過電阻絲7對內(nèi)管2內(nèi)的流體均勻加熱。
[0022]如圖3和圖4所示，在內(nèi)管入口處，速度變化明顯，說明內(nèi)管減速效果明顯。在合適條件下，能夠使內(nèi)管流體變?yōu)榱魉佥^低的層流，如圖2和圖4所示。
[0023]本發(fā)明的工作原理如下所述:當(dāng)有較高流速流體以湍流形式進(jìn)入管道時，在內(nèi)管2管口附近，先經(jīng)歷整流柵8，對流體進(jìn)行梳理，然后進(jìn)入內(nèi)管中的流體將通過節(jié)流網(wǎng)6，此時內(nèi)管中流體的流速將顯著降低。當(dāng)流體在內(nèi)管緩慢滿液流動時，開啟電阻絲7加熱，使內(nèi)管流體有較明顯的溫升，同時由熱電偶記錄下流體溫度場變化及時間，以便之后對流體物性及其他因素的計(jì)算。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置，其特征在于:包括外管(I)和內(nèi)管(2)，內(nèi)管(2)設(shè)置在外管(I)內(nèi)，內(nèi)管(2)沿流體流動方向設(shè)置，內(nèi)管(2)固定在外管(I)內(nèi)，內(nèi)管(2)沿流體流動方向的前部依次設(shè)置整流柵(8)和節(jié)流網(wǎng)(6)，整流柵(8)設(shè)置在內(nèi)管(2)的前端，內(nèi)管(2)的中部設(shè)有測速儀，內(nèi)管(2)沿流體流動方向的后部依次設(shè)置熱電偶埋設(shè)處(4)和節(jié)流網(wǎng)(6)，其中節(jié)流網(wǎng)(6)設(shè)置在內(nèi)管(2)的后端，沿內(nèi)管(2)的圓周方向間隔設(shè)置數(shù)個熱電偶埋設(shè)處(4)，熱電偶固定在熱電偶埋設(shè)處，內(nèi)管(2)的外表面纏繞有電阻絲(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置，其特征在于:所述外管(1)和內(nèi)管(2)均為石英管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置，其特征在于:所述內(nèi)管(2)通過內(nèi)管支撐架(5)固定在外管(I)內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置，其特征在于:所述整流柵(8)內(nèi)設(shè)置有交錯排列的導(dǎo)流葉片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置，其特征在于:所述的測速儀為畢托管(3)，畢托管(3)的一端設(shè)置在內(nèi)管(2)中，另一端設(shè)置在外管(I)的外側(cè)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及管道流體計(jì)算及加熱領(lǐng)域，尤其是一種湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置。包括外管和內(nèi)管，內(nèi)管設(shè)置在外管內(nèi)，內(nèi)管沿流體流動方向設(shè)置，內(nèi)管固定在外管內(nèi)，內(nèi)管沿流體流動方向的前部依次設(shè)置整流柵和節(jié)流網(wǎng)，整流柵設(shè)置在內(nèi)管的前端，內(nèi)管的中部設(shè)有測速儀，內(nèi)管沿流體流動方向的后部依次設(shè)置熱電偶埋設(shè)處和節(jié)流網(wǎng)，其中節(jié)流網(wǎng)設(shè)置在內(nèi)管的后端，沿內(nèi)管的圓周方向間隔設(shè)置數(shù)個熱電偶埋設(shè)處，熱電偶固定在熱電偶埋設(shè)處，內(nèi)管的外表面纏繞有電阻絲。其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，不僅可以將高速湍流流體轉(zhuǎn)變?yōu)槁賹恿髁黧w，而且還可以采集對流體的速度和溫度場的數(shù)值。
【IPC分類】G01K7/02, F15D1/02, G01P5/16, F16L53/00, F15D1/06
【公開號】CN105673626
【申請?zhí)枴緾N201610202947
【發(fā)明人】趙健, 張繼, 梅寧, 張雯
【申請人】中國海洋大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月31日