1.一种粘弹性两相流体减阻实验系统,其特征在于,包括粘弹性流体属性调节系统、气液混合系统、粘弹性流体流变性测试系统、粘弹性流体减阻测试系统、粘弹性流体循环系统、数据转换与控制系统,所述粘弹性流体属性调节系统包括循环液箱(6)以及设置在循环液箱(6)中的搅拌器(7)、恒温加热系统(20),所述气液混合系统包括气源(1)以及通过管路与气源(1)连通的气液混合器(9),在其连通的管路上设置空气压缩机(2),离心泵(5)设置在循环液箱(6)与气液混合器(9)连通的管路上;
所述粘弹性流体流变性测试系统包括电子阀Ⅰ(8)、带有隔流板(22)的取样皿(21)以及流变仪(23);电子阀Ⅰ(8)的一端接在离心泵(5)与气液混合器(9)连通的管路上,电子阀Ⅰ(8)的另一端接在与取样皿(21)入口端连通的管路上;隔流板(22)装在取样皿(21)的出口端,液体通过隔流板(22)流至流变仪(23)内;
所述粘弹性流体减阻测试系统包括管路Ⅰ(11)、管路Ⅱ(12)、管路Ⅲ(13);
粘弹性流体循环系统包括过渡水池(16)、管路Ⅳ(19);
管路Ⅰ(11)、管路Ⅱ(12)、管路Ⅲ(13)的进口端均连通气液混合器(9)的出口端,其出口端均与过渡水池(16)连通;在管路Ⅰ(11)、管路Ⅱ(12)、管路Ⅲ(13)的进口端至出口端管路上分别依次安装有电子阀Ⅱ(14)、电子压差表(15)、温度传感器Ⅰ(10);
过渡水池(16)通过管路Ⅳ(19)与循环液箱(6)连通;
在离心泵(5)和气液混合器(9)的连接管路上装有液体流量计(4),在空气压缩机(2)和气液混合器(9)的连接管路上装有气体流量计(3),在气液混合器(9)与电子阀Ⅱ(14)连通的管路上装有温度传感器Ⅱ(25);
所述数据转换与控制系统包括中央控制器(17)、数字化调控系统(18),数字化调控系统(18)将控制信号传给中央控制器(17),由中央控制器(17)控制液体流量计(4)、气体流量计(3)、电子阀Ⅰ(8)、温度传感器Ⅱ(25)、电子阀Ⅱ(14)、电子压差表(15)、温度传感器Ⅰ(10)以及恒温加热系统(20)的信号变化;
TR-PIV粒子图像速度场仪(24)通过中央控制器(17)与数字化调控系统(18)连接进行数据采集和处理,监测系统中的流体瞬时流态。
2.根据权利要求1所述的一种粘弹性两相流体减阻实验系统,其特征在于,管路Ⅰ(11)、管路Ⅱ(12)、管路Ⅲ(13)均为可变直径、形状的管路,管路Ⅰ(11)、管路Ⅱ(12)、管路Ⅲ(13)的直径均在8-15mm之间,长度均在3500-4500mm之间,形状为直线型、波浪形、螺旋形中的一种;在与其连接的气液混合器(9)出口端的管路上装有变径接头管;管路Ⅳ(19)的直径为
15mm,存在5°倾斜角;其它管路的直径均为12mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种粘弹性两相流体减阻实验系统,其特征在于,气液混合器(9)为类倒圆台形,上下底为圆形,上底面面积大于下底面面积,垂直于底面的截面形状分为两部分,上半部分为高35mm的圆台形,下半部分为高15mm的圆柱形。
4.根据权利要求3所述的一种粘弹性两相流体减阻实验系统,其特征在于,所述的气体流量计(3)的测量范围为0-15L/min,精度为0.001L/min;液体流量计(4)的测量范围为0-
20L/min,精度为0.01L/min;电子压差表(15)的测量范围为0-10pa,精度为0.001pa;温度传感器Ⅰ(10)、温度传感器Ⅱ(25)的测量范围以及温度调节范围为0-80℃,搅拌器(7)的转速范围为0-1000r/min。
5.根据权利要求4所述的一种粘弹性两相流体减阻实验系统,其特征在于,所述过渡水池(16)的底面设置成凹面形状。
6.根据权利要求4所述的一种粘弹性两相流体减阻实验系统,其特征在于,所述的电子阀Ⅱ(14)装在距离气液混合器(9)出口端的800-1000mm处,电子压差表(15)装在距离电子阀Ⅱ(14)出口端的200-500mm处;温度传感器Ⅰ(10)装在距离过渡水池(16)入口端的300-
800mm处。
7.一种粘弹性两相流体减阻实验方法,其特征在于,包括以下步骤:
①称量好要实验的高分子材料,设计不同配比的高分子溶液;
②将水溶液加入循环液箱(6)中,启动搅拌器(7),设定好其转速,待其转速稳定后,将高分子材料倒入循环液箱(6),使其搅拌均匀后,关闭搅拌器(7);
③打开中央控制器(17)以及数字化调控系统(18),调节恒温加热系统(20)的温度值,待其加热至指定温度;
④打开离心泵(5)、电子阀Ⅱ(14),调节其设计的实验抽液速度,使数字化调控系统(18)中液体流量计(4)的数值达到设计值;
⑤关闭隔流板(22),打开电子阀Ⅰ(8),待高分子溶液流至取样皿(21)内一定高度后,关闭电子阀Ⅰ(8);
⑥打开空气压缩机(2),调节其设计的实验抽气速度,使数字化调控系统(18)中气体流量计(3)的数值达到设计值;同时打开隔流板(22),使高分子溶液适量流入流变仪(23)中,关闭隔流板(22);
⑦运行两分钟后,待管路Ⅰ(11)、管路Ⅱ(12)、管路Ⅲ(13)中充满待测流体,开始记录数据,同时打开TR-PIV粒子图像速度场仪(24),记录系统流体流态;在运行过程中,可同时打开流变仪(23)测试高分子溶液的流变属性;
⑧观察数字化调控系统(18)中液体流量计(4)、气体流量计(3)、温度传感器(10)、电子压差表(15)的数值;
⑨停止实验,关闭TR-PIV粒子图像速度场仪(24),同时通过数字化调控系统(18)关闭实验系统,再次打开空气压缩机(2),加快实验系统中的废液流动,待管路Ⅰ(11)、管路Ⅱ(12)、管路Ⅲ(13)的液体全部流入过渡水池(16)中,关闭空气压缩机(2),同时清洗隔流板(22)、取样皿(21)、流变仪(23);
⑩等待实验系统中的废液全部流入循环液箱(6)中,处理其内部废液,换入清水,打开离心泵(5),使清水在系统中形成循环,进而对实验系统进行清洗五分钟,之后换水再次清洗,共清洗三次;结束实验。