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专利号: 2020102669190
申请人: 东北石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-05-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种储油罐热油喷洒加热过程传热和流动规律模拟装置,其特征在于:这种储油罐热油喷洒加热过程传热和流动规律模拟装置包括实验储罐(3)、矩形腔体(1)、粒子图像测速装置、数据采集控制系统、加热装置,实验储罐、矩形腔体(1)均为透明的,且二者材质相同,实验储罐设置于矩形腔体(1)内,实验介质充满矩形腔体(1)与实验储罐(3)之间;实验储罐(3)具有浮顶,浮顶布置多个测试孔(10),测试管(6)穿过测试孔(10)伸入实验储罐(3)内,伸出浮顶部分通过导线与数据采集控制系统相连,测试管(6)安装多个温度传感器;罐壁底部设置有储罐进口和储罐出口,罐底设置多组加热盘管,每组加热管(12)上等间距布置多个接口,接口可拆卸地连接喷嘴(13);储罐进口、储罐出口、多组加热盘管进口均与相应的支管路连接,各支管路均设置阀门、温度传感器和流量传感器,并构成实验管路,实验管路的另一端与一组加热箱相连,在加热箱和实验储罐(3)之间安装有一组离心泵,通过切换阀门,使不同支管路间相互连通,切换实验流程,构建不同的实验工况;粒子图像测速装置通过拍摄预先混合在实验介质中的示踪粒子和温度染色剂,获得实验储罐内介质的流动和温度分布数据。

2.根据权利要求1所述的储油罐热油喷洒加热过程传热和流动规律模拟装置,其特征在于:所述的喷嘴(13)与弯管(14)螺纹连接,弯管(14)另一端与接口连接,喷嘴(13)及弯管(14)有多种形状及规格,通过不同规格及形状的弯管(14)和喷嘴(13)自由组合,并结合加热盘管上不同位置的接口是否安装弯管(14)及喷嘴(13),实现多种工况的观测,研究不同因素对热油喷洒效果的影响。

3.根据权利要求2所述的储油罐热油喷洒加热过程传热和流动规律模拟装置,其特征在于:所述的粒子图像测速装置包括图像采集系统(4)、激光光源系统(5)、计算机中的软件系统。

4.根据权利要求3所述的储油罐热油喷洒加热过程传热和流动规律模拟装置,其特征在于:所述的粒子图像测速装置通过拍摄预先向实验介质添加的示踪粒子和温度染色剂来获得整体实验介质的三维的流动及温度数据,其采集数据温度场与速度场同步,通过温度传感器的温度数据与温度染色剂的温度数据相结合,获得准确的三维温度场数据,用于分析三维温度和速度的耦合特征。

5.根据权利要求4所述的储油罐热油喷洒加热过程传热和流动规律模拟装置,其特征在于:所述的测试管(6)安装多个温度传感器的方式为:测试管(6)上具有多个小孔,温度传感器头部通过测试管(6)上的小孔伸出,温度传感器与小孔间采用与测试管(6)相同材质的塑料密封,测试管(6)伸出浮顶外部分的表面涂覆有保温涂料。

6.根据权利要求5所述的储油罐热油喷洒加热过程传热和流动规律模拟装置,其特征在于:所述的实验介质采用模拟油,模拟油以异辛烷和变压器油为溶剂,以石蜡为溶质。

7.一种权利要求6所述的储油罐热油喷洒加热过程传热和流动规律模拟装置进行热油喷洒加热过程实验方法,其特征在于:一、在预定接口可拆卸安装预定形状和规格的喷嘴及弯管;

二、利用加热装置将实验介质加热到预定温度;

三、调整实验储罐浮顶位置,使实验储罐(3)形成指定高度的储液空间;

四、打开储罐进口阀门,通过第一离心泵(8)以预定流量输出达到预定温度的实验介质,使其流经流量传感器、压力传感器及温度传感器,进入实验储罐(3);

五、实验介质达到适当高度的储液空间后,打开喷嘴进口阀门、喷嘴出口阀门,开始热油喷洒;

六、打开储罐出口阀门,实验介质经过第二离心泵(16)回到加热装置(9),途经流量传感器、压力传感器和温度传感器,期间控制实验储罐(3)液位恒定;

七、通过拍摄预混合在实验介质中的示踪粒子和温度染色剂,获得实验罐内介质的流动和温度分布情况,并与温度传感器的数据进行结合;

八、当实验储罐(3)中实验介质达到预定温度后,移除浮顶,通过第二离心泵(16)按预定流量将实验储罐内的实验介质输送至加热装置(9);

九、实验储罐(3)液位低于储罐出口高度后,开启罐底排油口阀门,关闭储罐出口阀门,从罐底排出剩余实验介质。

8.一种权利要求6所述的储油罐热油喷洒加热过程传热和流动规律模拟装置进行进出油过程实验方法,其特征在于:一、利用加热装置将实验介质加热到预定温度;

二、调整浮顶位置,使实验储罐(3)形成指定高度的储液空间;

三、打开储罐进口阀门,通过第一离心泵(8)以预定流量输送达到预定温度的实验介质,使其流经流量传感器、压力传感器及温度传感器,进入实验储罐(3);

四、打开储罐出口阀门,通过第二离心泵(16)以预定流量输出实验介质,使其流回加热装置(9);

五、通过拍摄预混合在实验介质中的示踪粒子和温度染色剂,获得实验储罐内介质的流动和温度分布情况,并与温度传感器的数据进行结合;

六、当实验储罐(3)中实验介质达到预定温度后,移除浮顶,通过第二离心泵(16)按预定流量通过储罐出口将实验储罐(3)内的实验介质输送至加热装置(9);

七、实验储罐(3)液位低于储罐出口高度后,开启罐底排油口阀门,关闭储罐出口阀门,从底部排出剩余介质。

9.一种权利要求6所述的储油罐热油喷洒加热过程传热和流动规律模拟装置进行静置过程实验方法,其特征在于:一、利用加热装置将实验介质加热到预定温度;

二、调整浮顶位置,使实验储罐(3)形成指定高度的储液空间;

三、打开储罐进口阀门,通过第一离心泵(8)以预定流量输送达到预定温度的介质,使其流经流量传感器、压力传感器及温度传感器,进入实验储罐(3);

四、当液位高度达到预定高度后,关闭所有阀门;

五、通过拍摄预混合在实验介质中的示踪粒子和温度染色剂,获得实验储罐内实验介质的流动和温度分布情况,并与温度传感器的数据进行结合;

六、当实验储罐(3)中实验介质达到预定温度后,移除浮顶,通过第二离心泵(16)按预定流量通过储罐出口将实验储罐(3)内的实验介质输送至加热装置(9);

七、实验储罐(3)液位低于储罐出口高度后,开启罐底排油口阀门,关闭储罐出口阀门,从底部排出剩余介质。