湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及管道流體計算及加熱領域，尤其是一種湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置。包括外管和內管，內管設置在外管內，內管沿流體流動方向設置，內管固定在外管內，內管沿流體流動方向的前部依次設置整流柵和節流網，整流柵設置在內管的前端，內管的中部設有測速儀，內管沿流體流動方向的后部依次設置熱電偶埋設處和節流網，其中節流網設置在內管的后端，沿內管的圓周方向間隔設置數個熱電偶埋設處，熱電偶固定在熱電偶埋設處，內管的外表面纏繞有電阻絲。其結構簡單，使用方便，不僅可以將高速湍流流體轉變為慢速層流流體，而且還可以采集對流體的速度和溫度場的數值。
【專利說明】
湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及管道流體計算及加熱領域，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】
[0002]湍流求解中心問題是求湍流基本方程納維-斯托克斯方程的統計解，由于此方程的非線性和湍流解的不規則性，湍流理論成為流體力學中最困難而又引人入勝的領域。雖然湍流已經研究了一百多年，但是迄今還沒有成熟的精確理論，許多基本技術問題得不到理論解釋。
[0003]對于粘性流體的層狀運動，流體微團的軌跡沒有明顯的不規則脈動。相鄰流體層間只有分子熱運動造成的動量交換。層流計算也發展的比較成熟。
[0004]對于不涉及流體狀態的工程計算中，比如只需得知流體熱物性的工程實踐中，層流狀態的工作量要遠遠低于湍流狀態，因此將湍流轉變為層流再進行溫度場或壓力場的采集將有效降低工作難度。例如，當進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，因此為使計算時不牽扯紊流控制方程，亦將紊流條件下的流體變為層流狀態，從而對流體進行加熱使其溫度場變化從而應用反問題方法推算出混合液組分。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是針對解決現有技術中存在的上述缺陷，提出了一種湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置，其結構簡單，使用方便，不僅可以將高速湍流流體轉變為慢速層流流體，而且還可以采集對流體的速度和溫度場的數值。
[0006]本實用新型的技術方案是:一種湍流變層流套管加熱溫度場采集裝置，其中，包括外管和內管，內管設置在外管內，內管沿流體流動方向設置，內管固定在外管內，內管沿流體流動方向的前部依次設置整流柵和節流網，整流柵設置在內管的前端，內管的中部設有測速儀，內管沿流體流動方向的后部依次設置熱電偶埋設處和節流網，其中節流網設置在內管的后端，沿內管的圓周方向間隔設置數個熱電偶埋設處，熱電偶固定在熱電偶埋設處，內管的外表面纏繞有電阻絲。
[0007]本實用新型中，所述外管和內管均為石英管。
[0008]所述內管可以通過內管支撐架固定在外管內。
[0009]所述整流柵內設置了一組交錯排列的導流葉片，通過導流葉片梳理流體，使流體平穩有序的通過。
[0010]所述的測速儀可以為畢托管，畢托管的一端設置在內管中，另一端設置在外管的外側，通過畢托管可以準確測出內管中液體的流速。
[0011]本實用新型的有益效果:本實用新型結構簡單，使用方便，實現了對管道中流體物性求解時，使管道中復雜流體即湍流流體變為簡單流體即層流流體，同時對流體進行速度及溫度場變化的采集，大大降低了工作量及計算量。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0013]圖2是套管內流體速度矢量模擬圖；
[0014]圖3是入口處套管內流體速度矢量模擬圖；
[0015]圖4是管內橫斷面瞬時速度圖。
[0016]圖中:i外管；2內管;3畢托管;4熱電偶埋設處;5內管支撐架;6節流網；7電阻絲;8
整流柵。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[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和內管2，外管I和內管2均為石英管。內管2設置在外管I內，內管2沿流體流動方向設置，內管2通過內管支撐架5固定在外管I內。內管2沿流體流動方向的前部依次設置整流柵8和節流網6，整流柵8設置在內管2的前端，設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，導致管道流動阻力增大，流體容易造成湍流。整流柵8里設置了一組交錯排列的導流葉片，通過導流葉片梳理流體，使流體平穩有序的通過。節流網6的作用是充分增大管流阻力，以降低進管流速。通過整流柵8和節流網6，使進入內管2內的流體形成穩定層流。
[0019]內管2的中部設有測速儀，本實施例采用的測速儀為畢托管3，畢托管3的一端設置在內管2中，另一端設置在外管I的外側，通過畢托管可以準確測出內管中液體的流速。
[0020]內管2沿流體流動方向的后部依次設置熱電偶埋設處4和節流網6，其中節流網6設置在內管2的后端。設置節流網6的目的是降低內管中流體的流速，使內管2形成滿液狀態。沿內管2的圓周方向間隔設置多個熱電偶埋設處4，本實施例設置了六個熱電偶埋設處4，熱電偶固定在熱電偶埋設處，通過熱電偶采集內管2內的流體溫度場。
[0021 ]內管2的外表面纏繞有電阻絲7，通過電阻絲7對內管2內的流體均勻加熱。
[0022]如圖3和圖4所示，在內管入口處，速度變化明顯，說明內管減速效果明顯。在合適條件下，能夠使內管流體變為流速較低的層流，如圖2和圖4所示。
[0023]本實用新型的工作原理如下所述:當有較高流速流體以湍流形式進入管道時，在內管2管口附近，先經歷整流柵8，對流體進行梳理，然后進入內管中的流體將通過節流網6，此時內管中流體的流速將顯著降低。當流體在內管緩慢滿液流動時，開啟電阻絲7加熱，使內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算。
【主權項】
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)和內管(2)，內管(2)設置在外管(I)內，內管(2)沿流體流動方向設置，內管(2)固定在外管(I)內，內管(2)沿流體流動方向的前部依次設置整流柵(8)和節流網(6)，整流柵(8)設置在內管(2)的前端，內管(2)的中部設有測速儀，內管(2)沿流體流動方向的后部依次設置熱電偶埋設處(4)和節流網(6)，其中節流網(6)設置在內管(2)的后端，沿內管(2)的圓周方向間隔設置數個熱電偶埋設處(4)，熱電偶固定在熱電偶埋設處，內管(2)的外表面纏繞有電阻絲(7)。2.根據權利要求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)和內管(2)均為石英管。3.根據權利要求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:所述內管(2)通過內管支撐架(5)固定在外管(I)內。4.根據權利要求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)內設置有交錯排列的導流葉片。5.根據權利要求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)的一端設置在內管(2)中，另一端設置在外管(I)的外側。
【文檔編號】G01K7/02GK205639181SQ201620262597
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】趙健, 張繼, 梅寧, 張雯
【申請人】中國海洋大學