湍流变层流套管加热温度场采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及管道流体计算及加热领域，尤其是一种湍流变层流套管加热温度场采集装置。
【背景技术】
[0002]湍流求解中心问题是求湍流基本方程纳维-斯托克斯方程的统计解，由于此方程的非线性和湍流解的不规则性，湍流理论成为流体力学中最困难而又引人入胜的领域。虽然湍流已经研究了一百多年，但是迄今还没有成熟的精确理论，许多基本技术问题得不到理论解释。
[0003]对于粘性流体的层状运动，流体微团的轨迹没有明显的不规则脉动。相邻流体层间只有分子热运动造成的动量交换。层流计算也发展的比较成熟。
[0004]对于不涉及流体状态的工程计算中，比如只需得知流体热物性的工程实践中，层流状态的工作量要远远低于湍流状态，因此将湍流转变为层流再进行温度场或压力场的采集将有效降低工作难度。例如，当进行油水乳状液的抽取时，对于油包水型乳状液，一般处于层流条件下，但对于水包油型油水乳状液一般处于紊流条件下，因此为使计算时不牵扯紊流控制方程，亦将紊流条件下的流体变为层流状态，从而对流体进行加热使其温度场变化从而应用反问题方法推算出混合液组分。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对解决现有技术中存在的上述缺陷，提出了一种湍流变层流套管加热温度场采集装置，其结构简单，使用方便，不仅可以将高速湍流流体转变为慢速层流流体，而且还可以采集对流体的速度和温度场的数值。
[0006]本发明的技术方案是:一种湍流变层流套管加热温度场采集装置，其中，包括外管和内管，内管设置在外管内，内管沿流体流动方向设置，内管固定在外管内，内管沿流体流动方向的前部依次设置整流栅和节流网，整流栅设置在内管的前端，内管的中部设有测速仪，内管沿流体流动方向的后部依次设置热电偶埋设处和节流网，其中节流网设置在内管的后端，沿内管的圆周方向间隔设置数个热电偶埋设处，热电偶固定在热电偶埋设处，内管的外表面缠绕有电阻丝。
[0007]本发明中，所述外管和内管均为石英管。
[0008]所述内管可以通过内管支撑架固定在外管内。
[0009]所述整流栅内设置了一组交错排列的导流叶片，通过导流叶片梳理流体，使流体平稳有序的通过。
[0010]所述的测速仪可以为毕托管，毕托管的一端设置在内管中，另一端设置在外管的外侧，通过毕托管可以准确测出内管中液体的流速。
[0011]本发明的有益效果:本发明结构简单，使用方便，实现了对管道中流体物性求解时，使管道中复杂流体即湍流流体变为简单流体即层流流体，同时对流体进行速度及温度场变化的采集，大大降低了工作量及计算量。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图；
[0013]图2是套管内流体速度矢量模拟图；
[0014]图3是入口处套管内流体速度矢量模拟图；
[0015]图4是管内横断面瞬时速度图。
[0016]图中:i外管；2内管;3毕托管;4热电偶埋设处;5内管支撑架;6节流网；7电阻丝;8
整流栅。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0018]如图1所示，所述的湍流变层流套管加热温度场采集装置呈管状，包括外管I和内管2，外管I和内管2均为石英管。内管2设置在外管I内，内管2沿流体流动方向设置，内管2通过内管支撑架5固定在外管I内。内管2沿流体流动方向的前部依次设置整流栅8和节流网6，整流栅8设置在内管2的前端，设置整流栅的作用是流体通过管道时，由于流向变化，流体分布不均造成能量损失，导致管道流动阻力增大，流体容易造成湍流。整流栅8里设置了一组交错排列的导流叶片，通过导流叶片梳理流体，使流体平稳有序的通过。节流网6的作用是充分增大管流阻力，以降低进管流速。通过整流栅8和节流网6，使进入内管2内的流体形成稳定层流。
[0019]内管2的中部设有测速仪，本实施例采用的测速仪为毕托管3，毕托管3的一端设置在内管2中，另一端设置在外管I的外侧，通过毕托管可以准确测出内管中液体的流速。
[0020]内管2沿流体流动方向的后部依次设置热电偶埋设处4和节流网6，其中节流网6设置在内管2的后端。设置节流网6的目的是降低内管中流体的流速，使内管2形成满液状态。沿内管2的圆周方向间隔设置多个热电偶埋设处4，本实施例设置了六个热电偶埋设处4，热电偶固定在热电偶埋设处，通过热电偶采集内管2内的流体温度场。
[0021 ]内管2的外表面缠绕有电阻丝7，通过电阻丝7对内管2内的流体均匀加热。
[0022]如图3和图4所示，在内管入口处，速度变化明显，说明内管减速效果明显。在合适条件下，能够使内管流体变为流速较低的层流，如图2和图4所示。
[0023]本发明的工作原理如下所述:当有较高流速流体以湍流形式进入管道时，在内管2管口附近，先经历整流栅8，对流体进行梳理，然后进入内管中的流体将通过节流网6，此时内管中流体的流速将显著降低。当流体在内管缓慢满液流动时，开启电阻丝7加热，使内管流体有较明显的温升，同时由热电偶记录下流体温度场变化及时间，以便之后对流体物性及其他因素的计算。
【主权项】
1.一种湍流变层流套管加热温度场采集装置，其特征在于:包括外管(I)和内管(2)，内管(2)设置在外管(I)内，内管(2)沿流体流动方向设置，内管(2)固定在外管(I)内，内管(2)沿流体流动方向的前部依次设置整流栅(8)和节流网(6)，整流栅(8)设置在内管(2)的前端，内管(2)的中部设有测速仪，内管(2)沿流体流动方向的后部依次设置热电偶埋设处(4)和节流网(6)，其中节流网(6)设置在内管(2)的后端，沿内管(2)的圆周方向间隔设置数个热电偶埋设处(4)，热电偶固定在热电偶埋设处，内管(2)的外表面缠绕有电阻丝(7)。2.根据权利要求1所述的湍流变层流套管加热温度场采集装置，其特征在于:所述外管(1)和内管(2)均为石英管。3.根据权利要求1所述的湍流变层流套管加热温度场采集装置，其特征在于:所述内管(2)通过内管支撑架(5)固定在外管(I)内。4.根据权利要求1所述的湍流变层流套管加热温度场采集装置，其特征在于:所述整流栅(8)内设置有交错排列的导流叶片。5.根据权利要求1所述的湍流变层流套管加热温度场采集装置，其特征在于:所述的测速仪为毕托管(3)，毕托管(3)的一端设置在内管(2)中，另一端设置在外管(I)的外侧。
【专利摘要】本发明涉及管道流体计算及加热领域，尤其是一种湍流变层流套管加热温度场采集装置。包括外管和内管，内管设置在外管内，内管沿流体流动方向设置，内管固定在外管内，内管沿流体流动方向的前部依次设置整流栅和节流网，整流栅设置在内管的前端，内管的中部设有测速仪，内管沿流体流动方向的后部依次设置热电偶埋设处和节流网，其中节流网设置在内管的后端，沿内管的圆周方向间隔设置数个热电偶埋设处，热电偶固定在热电偶埋设处，内管的外表面缠绕有电阻丝。其结构简单，使用方便，不仅可以将高速湍流流体转变为慢速层流流体，而且还可以采集对流体的速度和温度场的数值。
【IPC分类】G01K7/02, F15D1/02, G01P5/16, F16L53/00, F15D1/06
【公开号】CN105673626
【申请号】CN201610202947
【发明人】赵健, 张继, 梅宁, 张雯
【申请人】中国海洋大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月31日