測量多孔介質的粘性阻力系數和慣性阻力系數實驗裝置制造方法
【專利摘要】一種測量多孔介質粘性阻力系數和慣性阻力系數實驗裝置，所述實驗裝置由進液管段裝置、試驗管段裝置、出液管段裝置、可調節支撐托架四部分組成。試驗管段裝置由試驗測量管段和試驗可視化管段組成；可調節支撐托架由固定架托和可調節高度支撐架組成。液體壓降通過試驗管段的壓差變送器測量，流量由流量變送器測量。該實驗裝置可快速測量液體流經多孔介質時的流量與壓差，進而可定量的確定多孔介質的粘性阻力系數和慣性阻力系數。該實驗裝置所采用的理論原理簡單，操作容易實現，實驗液體可為單相或多相流體，實驗多孔介質可為規則、隨機不規則形狀且不同粒徑的細小顆粒材料組成，測量應用范圍廣泛。
【專利說明】測量多孔介質的粘性阻力系數和慣性阻力系數實驗裝置
[0001]
【技術領域】： 本發明提出了一種測量多孔介質的粘性阻力系數和慣性阻力系數實驗裝置，適用于石 油化工及環境工程等行業領域在內的污染物處理過程的計算流體動力學研究，具體涉及一 種測量多孔介質的粘性阻力系數和慣性阻力系數實驗裝置。
[0002]
【背景技術】： 油田驅油、土壤中液體污染物修復、輸油管道泄漏檢測等工程實際應用，往往涉及液體 在地層、土壤、砂石等多孔介質中遷移研究問題。多孔介質以固相為固體骨架，所構成的孔 隙空間被其他相物質占據。多數地層、土壤、砂石等多孔介質中液體遷移的數值研究，目前 采用Fluent等商業軟件進行。在利用Fluent等商業軟件研究液體流經多孔介質區域過程 中的遷移特性時，需要已知粘性阻力系數和慣性阻力系數。因此，獲取多孔介質粘性阻力系 數和慣性阻力系數具有重要的實際工程應用價值，但現在沒有任何一種技術可以測量阻力 系數和慣性阻力系數，給測量與施工上造成了很大的不便，為了解決上述技術問題，特提出 一種新的技術方案。
[0003]
【發明內容】
： 本發明的目的是為了克服上述現有技術存在的不足之處，而提供一種測量多孔介質的 粘性阻力系數和慣性阻力系數實驗裝置，它使用方便、操作簡單、易于大規模推廣應用。
[0004] 本發明采用的技術方案為：一種測量多孔介質的粘性阻力系數和慣性阻力系數實 驗裝置，主要由進液管段裝置、試驗管段裝置、出液管段裝置、可調節支撐托架四部分組成， 所述進液管段裝置包括：入液管、高位水箱容器、引入管短接、輸液軟管、三通、法蘭盤、不銹 鋼法蘭閘閥A、不銹鋼法蘭閘閥B及不銹鋼法蘭閘閥C，高位水箱容器側壁底端開口焊接引 入管短接，輸液軟管一端通過固定管卡與不銹鋼法蘭閘閥A密封固定，另一端密封固定于 三通上端，三通下端連接不銹鋼法蘭閘閥B，三通中端端口通過焊接不銹鋼連接管段與不銹 鋼法蘭閘閥連接C ;所述試驗管段裝置包括：法蘭盤、試驗測量管段、不銹鋼隔離篩網、球 閥、壓差變送器LOW端隔膜、壓差變送器HIGH端隔膜、智能壓差變送器、熱電阻、排氣閥、流 量變送器及試驗可視化管段，所述熱電阻位于試驗測量管段上，所述排氣閥分別位于試驗 測量管段與試驗可視化管段上，試驗測量管段和試驗可視化管段內采用高速流沖擊和振蕩 的方法填充不同粒徑顆粒材料，形成多孔介質材料的空間區域，試驗測量管段兩端采用法 蘭盤固定在不銹鋼隔離篩網上；所述出液裝置包括：法蘭盤、不銹鋼法蘭閘閥、彎頭、出液 管、出液量筒，所述的不銹鋼法蘭閘閥D與右側的法蘭盤連接，彎頭一端與法蘭盤通過輸液 軟管連接，彎頭另一端與出液管連接，出液管與出液量筒通過輸液軟管連接；所述可調節支 撐托架與固定架托連接。
[0005] 所述壓差變送器LOW端隔膜距離試驗測量管段前端入口 50cm，壓差變送器HIGH端 隔膜距離試驗測量后端出口 50cm。
[0006] 不銹鋼隔離篩網采用國標24目不銹鋼篩網，采用內徑為50 mm、長度為1500 mm 的不銹鋼圓管作為模擬多孔介質空間區域的邊界范圍。
[0007] 顆粒材料可以是玻璃球、石英砂、沙石顆粒、陶瓷濾料、土壤其中的一種。
[0008] 本發明的有益效果是：將由通過流量變送器所測得的液體流量數據，根據在 液體流經過的截面面積一定的條件下，液體流量與流速之間的線性關系公式： I? 可以計算得到所測得的液體在流經試驗管段時的流速數據，將由壓差變送器LOW端 隔膜與壓差變送器HIGH端隔膜所測得的在壓差變送器的量程范圍內的百分比例數據，對 照相應的測量量程計算得出壓差變送器LOW端隔膜與壓差變送器HIGH端隔膜兩端的實際 壓降數據值。將計算所得流速與壓降數值根據Ergun方程：
【權利要求】
1. 一種測量多孔介質的粘性阻力系數和慣性阻力系數實驗裝置，主要由進液管段裝 置、試驗管段裝置、出液管段裝置、可調節支撐托架四部分組成，其特征在于：所述進液管 段裝置包括：入液管、高位水箱容器、引入管短接、輸液軟管、三通、法蘭盤、不銹鋼法蘭閘閥 A、不銹鋼法蘭閘閥B及不銹鋼法蘭閘閥C，高位水箱容器側壁底端開口焊接引入管短接，輸 液軟管一端通過固定管卡與不銹鋼法蘭閘閥A密封固定，另一端密封固定于三通上端，三 通下端連接不銹鋼法蘭閘閥B，三通中端端口通過焊接不銹鋼連接管段與不銹鋼法蘭閘閥 連接C ;所述試驗管段裝置包括：法蘭盤、試驗測量管段、不銹鋼隔離篩網、球閥、壓差變送 器LOW端隔膜、壓差變送器HIGH端隔膜、智能壓差變送器、熱電阻、排氣閥、流量變送器及試 驗可視化管段，所述熱電阻位于試驗測量管段上，所述排氣閥分別位于試驗測量管段與試 驗可視化管段上，試驗測量管段和試驗可視化管段內采用高速流沖擊和振蕩的方法填充不 同粒徑顆粒材料，形成多孔介質材料的空間區域，試驗測量管段兩端采用法蘭盤固定在不 銹鋼隔離篩網上；所述出液裝置包括：法蘭盤、不銹鋼法蘭閘閥、彎頭、出液管、出液量筒， 所述的不銹鋼法蘭閘閥D與右側的法蘭盤連接，彎頭一端與法蘭盤通過輸液軟管連接，彎 頭另一端與出液管連接，出液管與出液量筒通過輸液軟管連接；所述可調節支撐托架與固 定架托連接。
2. 根據權利要求1所述的測量多孔介質粘性阻力系數和慣性阻力系數實驗裝置，其特 征在于：所述壓差變送器LOW端隔膜距離試驗測量管段前端入口 50cm，壓差變送器HIGH端 隔膜距離試驗測量后端出口 50cm。
3. 根據權利要求1所述的測量多孔介質粘性阻力系數和慣性阻力系數實驗裝置，其 特征在于：不銹鋼隔離篩網采用國標24目不銹鋼篩網，采用內徑為50 mm、長度為1500 mm 的不銹鋼圓管作為模擬多孔介質空間區域的邊界范圍。
4. 根據權利要求1所述的測量多孔介質粘性阻力系數和慣性阻力系數實驗裝置，其 特征在于：顆粒材料可以是玻璃球、石英砂、沙石顆粒、陶瓷濾料、土壤其中的一種。
【文檔編號】G01M10/00GK104296962SQ201410569081
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】李棟, 齊晗兵, 吳國忠, 周英明, 王秋實, 劉洋 申請人:東北石油大學