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专利号: 2019104266242
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种气液两相流体体积弹性模量测量装置,包括工作台(37),在工作台(37)上设置有容器安装座(13),在容器安装座(13)上安装容器(17),所述容器(17)上设有一个容腔,其特征在于:在所述容腔内设置有活塞杆(8),所述活塞杆(8)穿过容器安装座(13),所述活塞杆(8)与容器(17)的容腔滑动密封连接,所述活塞杆(8)的伸出端连接有驱动系统,在所述容器(17)侧壁上设置有压力传感器(15)和温度传感器(16),分别用于测量容器(17)容腔内流体的压力和温度,所述活塞杆(8)内置位移传感器,在容器(17)上设置有流体入口和流体出口,在流体出口处连接截止阀(18),截止阀(18)出口端通过管道接至箱体(33),箱体(33)连接液压泵(20)的流体入口,液压泵(20)的流体出口与单向阀(19)的流体入口相连,单向阀(19)的流体出口与容器(17)的流体入口相连,溢流阀(21)安装在液压泵(20)的流体出口与箱体(33)之间,所述箱体(33)连接有加气抽气装置,在箱体内部设置有加热装置。

2.根据权利要求1所述的一种气液两相流体体积弹性模量测量装置,其特征在于:所述驱动系统包括伺服电机(1)和滚珠丝杠副,所述伺服电机(1)通过电机安装座(2)固定安装在工作台(37)上,工作台(37)上还固定设置有左轴承座(4)、垫块(36)、右轴承座(35),左轴承座(4)和右轴承座(35)之间穿接有滚珠丝杠(9),滚珠丝杠(9)左端穿过左轴承座(4)后通过联轴器(3)与伺服电机(1)连接,滚珠丝杠(9)右端穿接在右轴承座(35)上,滚珠丝杠(9)上安装螺母座(6),螺母座(6)上固定连接有连接块(7),活塞杆(8)左端与连接块(7)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种气液两相流体体积弹性模量测量装置,其特征在于:

所述加气抽气装置,包括气压源(22)、气压源(23)、截止阀(24)、截止阀(25)、气泵(26)、过滤器(27)、单向阀(28)、无簧单向阀(29),截止阀(30)、截止阀(31)和压力计(32),所述气压源(22)出口与大气相通,入口与截止阀(24)相连,气压源(23)出口与截止阀(25)相连,入口与大气相通,气压源(22)、截止阀(24)与气压源(23)、截止阀(25)并联在管路中,并与气泵(26)相连,气泵(26)另一端与过滤器(27)相连,单向阀(28)和无簧单向阀(29)并联在管路中,单向阀(28)流体出口、无簧单向阀(29)流体入口都与过滤器(27)相连,单向阀(28)的流体入口、无簧单向阀(29)的流体出口都与截止阀(30)相连,截止阀(30)另一端与箱体(33)相连,截止阀(31)和压力计(32)分别安装在箱体(33)上。

4.根据权利要求3所述的一种气液两相流体体积弹性模量测量装置,其特征在于:所述连接块(7)包括带缺口的固定块和由缺口两端向外水平延伸的肩块,肩块下方固连滑块(10),连接块(7)通过滑块(10)与导轨(11)连接,导轨(11)固连在垫块(36)上。

5.根据权利要求4所述的一种气液两相流体体积弹性模量测量装置,其特征在于:所述箱体(33)内部的加热装置为加热管(34)。

6.根据权利要求5所述的一种气液两相流体体积弹性模量测量装置,其特征在于:在所述活塞杆(8)和容器(17)之间设置有密封圈(14)。

7.根据权利要求6所述的一种气液两相流体体积弹性模量测量装置,其特征在于:所述左轴承座(4)上固连左限位块(5),所述右轴承座(35)上固连右限位块(12)。

8.一种气液两相流体体积弹性模量测量方法,其特征在于:其步骤包括:

步骤一:利用权利要求7所述的气液两相流体体积弹性模量测量装置,检查设备和管路连接是否安全可靠,确保各连接配合处无泄漏;

步骤二:在进行气液两相流体体积弹性模量测量之前,驱动系统控制活塞杆(8)位于左限位块(5)和右限位块(12)的中位位置并保持静止,打开截止阀(18),启动液压泵(20),将箱体(33)中的流体输送至容器(17)容腔中,再经截止阀(18)回到箱体(33)以排出空气,空气排出后关闭液压泵(20)和截止阀(18);

步骤三:伺服电机(1)通过滚珠丝杠副驱动活塞杆(8)对容器(17)容腔中的流体进行周期性的压缩膨胀循环,压力传感器(15)实时记录容器(17)容腔中的流体压力,活塞杆(8)的内置位移传感器记录活塞杆(8)的位移,根据体积弹性模量公式: 计算出此时容腔内流体的体积弹性模量;

步骤四:

a)测量不同温度下流体的体积弹性模量:在进行步骤一后,启动加热管(34),一段时间后,进行步骤二和三,温度传感器(16)可实时记录容器(17)容腔中流体的温度,在不同温度下重复数次,可得到不同温度下流体的体积弹性模量;

b)测量含气率不同时流体的体积弹性模量:加气操作:在进行步骤一后,依次打开截止阀(25)、气泵(26)和截止阀(30),对箱体(33)中的流体充气加压,一段时间后,关闭截止阀(25)、气泵(26)和截止阀(30),静置一段时间,待气体充分溶解后进行步骤二和步骤三;抽气操作:在进行步骤一后,依次打开截止阀(24)、气泵(26)和截止阀(30),对箱体(33)中的流体抽气减压,一段时间后,关闭气泵(26)和截止阀(30),待流体中气体充分析出后,再打开气泵(26)和截止阀(30),进行抽气,然后关闭截止阀(24)、气泵(26)和截止阀(30),进行步骤二和步骤三;重复数次,可得到含气率不同时流体的体积弹性模量。