專利名稱：一種熔鹽模型泵外特性和內部流動測量試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種泵試驗裝置，具體為一種熔鹽模型泵的外特性和內部流動測量試驗裝置，該裝置主要用于測量熔鹽模型泵的外特性和內部速度場，以及對泵內高速流動進行拍攝研究。
背景技術：
熔鹽泵是離心泵的一種，應用于輸送高溫熔鹽(硝酸鹽)，適用于三聚氰胺項目、氧化鋁項目、片堿項目等精細化工行業，以及太陽能光熱發電項目中的儲能介質輸送。熔鹽泵的外特性(主要包括:揚程、流量、軸功率和效率等)是泵選型的主要依據，直接影響生產過程中的工況參數；熔鹽泵的內部流動(主要包括:吸水室、葉輪流道和壓水室內的流動)直接影響熔鹽泵的外特性，通過改善泵的內部流動狀態可以有效提高泵的外特性。離心泵外特性測量技術是一門較為成熟的技術。流量可采用標準孔板、標準噴嘴、標準文丘里噴嘴、水堰、容器、渦輪流量計等進行測量。采用測壓儀表測量泵進出口壓力，根據泵進出口壓力、進出口高度差和進出口的流速，計算得到泵的揚程。測壓儀表可選擇液柱壓力計、彈簧壓力計、重力壓力計或滿足精度要求的其它型式壓力計。轉速的測量可用直接顯示的數字儀表測出測量時間內的轉數，對于交流電動機驅動的泵，可由平均頻率觀測值和轉差率確定。扭矩可采用天平式測功計和扭矩式測功計進行測量，測量扭矩的同時測定轉速，采用扭轉力矩法可計算出軸功率。根據泵效率的定義，由上述測量值可計算出泵的效率。提高各參量的測量精度是外特性測量成功的關鍵，增強測量數據的后處理能力，自動生成H-Q、N-Q、h-Q性能曲線圖可大大減少對實驗數據的處理工作量。離心泵內部流動測量技術主要有非光學測量技術和流動顯示技術。非光學測量技術主要包括探針和熱線熱膜技術，如多孔探針、旋轉探針、熱線熱膜風速儀和渦量探針等，其缺點是探針和熱線/熱膜的介入均會擾動真實流場，且需配置復雜的遙測技術，將采集信號從轉子傳遞到靜止參考系。流動顯示技術可分為傳統的流動顯示技術和現代的流動顯示技術。傳統的流動顯示技術又可分為壁面顯跡法、絲線法、示蹤法和光學法4類，具體有氫氣泡法、彩色氦氣泡法、油流法、絲線法、陰影法、紋影法、干涉法等。現代非接觸流動顯示技術包括激光多普勒測速(LDV)技術、相位多普勒(PDPA)技術、粒子圖像測速(PIV)技術、激光誘發熒光(LIF)技術、激光分子測速(LMV)技術和壓敏涂層測壓(PSP)技術等。PIV技術與其它技術相比具有以下優點:(1)它為非接觸激光測量技術，不會對流場產生干擾；
(2)不僅可以得到速度的平 均值，而且可以得到速度的瞬態信息；(3)可以實現同一時刻的全流場測量；(4)測量精度高。近年來還發展了一種內窺高速成像技術，將內窺鏡伸入泵內，可以對泵內部的高速流動進行連續拍攝(最高分辨率達150000幀/秒)，獲得泵內流動的瞬時信息。
近年來，國內外科研人員開發了一些泵性能試驗裝置，對泵的外特性和內部流動進行了大量研究，但是，現有的試驗裝置存在以下不足之處:(1)功能單一，如:僅可對外特性進行測量，或僅可采用一種測量流動測量技術進行內部流動測量；(2)試驗用模型泵的設計不夠合理，內部流動的可測量范圍小，無法對泵內全流場進行測量；(3)操作復雜、自動化程度低。

發明內容
為了克服上述現有熔鹽模型泵試驗裝置的不足，本發明提供一種熔鹽模型泵外特性和內部流動測量試驗裝置，該裝置不僅能高精度地測量熔鹽模型泵的外特性，而且能方便地測量泵內部速度場,并對泵內高速流動進行拍攝。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種熔鹽模型泵外特性和內部流動測量試驗裝置，該裝置包括管路系統、動力傳動系統、模型泵和外特性數據采集分析系統；
外特性數據采集分析系統包括計算機單元、泵進出口壓力傳感器、渦輪流量計、扭矩轉速傳感器幾部分，各部分的信號輸出端分別與計算機單元相連；
動力傳動系統包括電機、聯軸器、傳動軸、軸承座、軸承座支座各部分；
所述管路系統包括儲罐、球閥、泵進口管路、泵出口管路和調節閥各部分；
該裝置還設有內部流動測量系統，該系統包括泵內部速度場Piv測量系統；
所述泵內部速度場Piv測量系統主要由同步控制器、激光器、CCD相機和霍爾傳感器組成；所述激光器和CCD相機的控制端分別與同步控制器相連，同步控制器和CCD相機的輸出端與所述計算機單元相連，霍爾傳感器的信號采集端安裝在傳動軸上，其輸出端與同步控制器相連。本發明的進一步設計在于:
所述內部流動測量系統還包括泵內部流動內窺高速成像系統,泵內部流動內窺高速成像系統主要由高速相機、內窺鏡和LED冷光源組成；與之對應所述模型泵的吸水室和泵前蓋板上均設有內窺測量孔；所述內窺鏡從模型泵上開設的內窺測量孔伸入泵內，高速相機與內窺鏡相連，高速相機的輸出端口與所述計算機單元相連。管路系統:
一、模型泵進、出口與所述泵進、出口管路與之間分別采用軟管進行連接，以補償安裝誤差及防止運行時的振動造成模型泵的損壞；
二、模型泵進口前等徑直管段(包括軟管段)長度>12倍管徑(指該段等徑直管段的管徑)。渦輪流量計的上游側留有> 15倍管徑(指該段等徑直管段的管徑)長度的等徑直管段，下游側留有> 5倍管徑(指該段等徑直管段的管徑)長度的等徑直管段，保證測量的精度。三、儲罐底部坡度為1:100 3:100，優選的坡度為2:100,以便更換試驗介質時能夠全部從排液閥排凈；
四、管路系統中所有過流部件均采用不銹鋼制品，以防止生銹污染試驗介質，影響內部流動測量效果；
五、儲罐內液面高于模型泵的安裝位置，泵啟動時無需灌泵； 六、所設計的管路走向為內部流動測量留有足夠空間，以利于試驗的開展；
七、儲罐內的介質可根據試驗需要更換，以便采用冷態介質模擬熔鹽泵內熱態介質的真實流動，以及研究輸送不同粘度介質和兩相流介質時熔鹽泵的性能。八、儲罐上安裝有儲罐蓋，以防止雜物進入儲罐而污染介質。動力傳動系統:
一、扭矩轉速傳感器安裝在電機與傳動軸之間，測量電機傳遞給泵傳動軸的扭矩和轉
速；
二、傳動軸上安裝有霍爾傳感器，用于內部速度場PIV測量時給出圖像采集觸發信號；
三、電機為離心泵提供動力，通過變頻器實現轉速的調節，以開展不同轉速下泵性能的研究。模型泵:模型泵由吸水室、內窺測量孔、泵前蓋板、加強螺栓、蝸殼、法蘭、硅膠墊、泵支座、葉輪、加強筋、排液孔、排氣管、光學補償盒、輸液管等組成。一、為了能夠采用PIV技術測量泵內部流動，蝸殼、吸水室、泵前蓋板、法蘭和光學補償盒采用透光性好的有機玻璃制成，它們之間采用高強度膠進行粘接，為了保證有機玻璃模型泵的強度，在泵前蓋板和法蘭之間采用加強螺栓進行加強；
二、葉輪和泵支座采用不銹鋼制成，在采用PIV技術進行泵內部速度場測量時，用黑色亞光漆將葉輪和泵支座涂黑，以降低光反射造成的光污染，影響測量結果；
三、為了達到良好的密封效果，又不形成過大的密封比壓，法蘭與泵支座之間采用硅膠墊進行密封；
四、在泵支座下方設有排液孔，在泵停止運行時，通過此孔將試驗介質排盡；
五、為了減小光折射造成的測量誤差，蝸殼采用矩形截面蝸殼；
六、為了能夠測量到泵內部盡可能廣的區域，模型泵的結構與實型泵的結構有所不同(如:葉片采用進出口等寬的二維葉片，葉輪采用半開式結構)，但保證水力性能基本一致；
七、在考慮試驗介質性能的基礎上，根據流體力學中的流動相似原理，保證流動的雷諾數相等，設計模型泵的具體結構尺寸，以便從熔鹽泵模型的冷態流動的試驗結果換算得到熔鹽泵內真實流動的情況；
八、測量葉輪流道和壓水室內部速度場時，不安裝光學補償盒；測量吸水室內部速度場時，安裝上光學補償盒，從輸液管充液排氣管排氣，保證光學補償盒內部充滿與試驗介質相同的液體，以抵消光折射造成的測量誤差；拍攝葉輪進口附近流動時，內窺鏡從內窺測量孔伸入泵內進行拍攝。模型泵的其它結構設計可根據工程需要進行設計，通用性強。外特性數據采集分析系統:該系統以計算機單元為核心，傳感器將各種被測參數(如:泵進出口壓力、泵的流量、扭矩和轉速等)轉換成模擬電壓信號，通過放大器進行放大或衰減，并經A/D轉換器轉換成數字量，通過輸入接口與計算機單元相連。試驗過程中，通過計算機單元，經軟件設計可對被測參數進行巡回檢測、采集、儲存，并根據相關公式計算得到流量、揚程、效率、軸功率等泵外特性。試驗結果可以以數據、表格、曲線或擬合公式的形式通過外圍設備(打印機、繪圖儀)給出。內部流動測量系統:該系統主要包括兩個子系統，即泵內部速度場PIV測量系統和泵內部流動內窺高速成像系統。在泵內部速度場PIV測量時，在流場中撒布合適的示蹤粒子，用脈沖激光片光源照射所測流場區域，通過同步控制器保證激光器和CCD相機同步工作，將計算機單元采集的兩次曝光的PIV圖像用互相關的方法進行處理，獲得每一查詢區中粒子圖像的平均位移，由此確定流場的速度。在進行定常速度場測量時，采樣頻率由計算機單元內同步控制；在進行非定常速度場測量時，采樣頻率由霍爾傳感器產生的外觸發信號同步控制。在泵內部流動內窺高速成像時，在流場中撒布合適的示蹤粒子，用LED冷光源照亮所測流場區域，內窺鏡從內窺測量孔伸入泵內，通過高速相機對泵內流動進行拍攝，數據傳入計算機單元進行處理分析。本發明涉及的內部流動測量裝置正是為了滿足PIV技術和內窺高速成像技術的使用要求而設計的。本發明的有益效果是:
(I)裝置功能全。本裝置能夠同時滿足不同介質和不同工況(流量、揚程、轉速)下熔鹽模型泵外特性和內部流動測量的需要，能夠同時滿足模型泵內部流動定常測量和非定常測量的需要，能夠同時滿足工程測試和理論研究的需要。(2)測量區域廣。吸水室和壓水室的全部區域、葉輪流道的大部分區域的速度場可采用PIV技術進行測量，葉輪流道的進口區域可采用內窺高速攝像技術進行拍攝，采用這兩種技術能夠對模型泵全流道進行測量，可測量的區域較廣。(3)操作簡便。泵的安裝位置低于儲罐液位，泵啟動時無需灌泵。采用了可拆卸的光學補償盒，在變換測量區域時，光學補償盒裝拆方便。合理的管路布置保證了 PIV測量和內窺高速測量具有寬松的操作空間。(4)與工程接近。為滿足速度場測量和冷態流動模擬真實流動的要求，模型泵在結構上作了必要的簡化，但是這種由結構簡化所導致的熔鹽泵水力性能的變化較小，模型泵的性能仍與工程實際中應用的泵的性能接近，不會影響對熔鹽泵外特性和內部流動規律的研究。(5)自動化程度高。所有數據均由計算機單元進行采集。對離心泵外特性數據采集后，經軟件處理可以自動生成H-Q、N-Q、h-Q性能曲線圖，大大減少對實驗數據的處理工作量；對離心泵內部流動進行拍攝后，經計算機單元數字圖像處理，直接輸出速度矢量圖、速度云圖和流線圖等。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1為本發明的總裝結構示意圖。圖2為本發明的管道布置空視圖。圖3-1為本發明的不帶光學補償盒的模型泵結構示意圖。圖3-2為圖3-1的側視圖。圖4-1為本發明的帶光學補償盒的模型泵結構示意圖。圖4-2為圖4-1的側視圖。圖5為葉輪流道和壓水室內部速度場測量系統布置示意圖。圖6為吸水室內部速度場測量系統布置示意圖。
圖7為葉輪流道內可拍攝范圍示意圖。圖8為栗內部流動內窺聞速成像系統布置不意圖。圖中:1.泵進口壓力傳感器，2.泵進口，3.泵出口，4.泵出口軟管，5.泵出口壓力傳感器，6.調節閥，7.傳動軸，8.軸承座，9.扭矩轉速傳感器，10.聯軸器，11.渦輪流量計，12.管路出口，13.儲罐蓋，14.排液閥，15.儲罐，16.管路進口，17.球閥，18.電機，19.電機支座，20.底座，21.扭矩轉速傳感器支座，22.軸承座支座，23.霍爾傳感器，24.霍爾傳感器支座，25.固定螺栓，26.填料密封，27.模型泵，28.泵進口軟管，29.管道支架，30.泵出口管路，31.泵進口管路，32.吸水室，33.內窺測量孔，34.內窺測量孔，35.泵前蓋板，36.加強螺栓，37.蝸殼，38.法蘭，39.硅膠墊，40.泵支座，41.葉輪，42.加強筋，43.排液孔，44.排氣管，45.光學補償盒，46.輸液管，47.同步控制器，48.計算機單元，49.C⑶相機，50.激光器，51.高速相機，52.內窺鏡，53.LED冷光源。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的描述:
實施例一:
熔鹽模型泵外特性和內部流動測量試驗裝置包括5個主要部分:管路系統、動力傳動系統、模型泵、外特性數據采集分析系統、內部流動測量系統。該試驗裝置具有模型泵的外特性測量、模型泵內部速度場PIV測量和模型泵內部流動內窺高速成像測量3種功能，可實現對泵外特性和內部全流場的試驗研究。在圖1中，本發明的管路系統由儲罐(15)、球閥(17)、泵進口軟管(28)、泵出口軟管(4)、調節閥(6)以及相應的連接管道組成。除軟管外的所有過流部件均采用不銹鋼制品，以防止生銹污染水質，影響內部流動測量效果。儲罐(15)底部的坡度為2:100，排液閥(14)安裝在水槽底部最低處，以便試驗介質時能夠全部排凈，儲罐(15)上安裝有儲罐蓋
(13)，以防止雜物進入儲罐而污染介質，儲罐內液面高于模型泵的安裝位置，泵啟動時無需灌泵。在圖1中，本發明的動力傳動系統由電機(18)、聯軸器(10)、傳動軸(7)、軸承座
(8)、軸承座支座(22)、扭矩轉速傳感器支座(21)、電機支座(19)等組成，整個動力傳動系統通過固定螺栓(25)安裝在底座(20)上。電機(18)通過聯軸器(10)將動力傳給扭矩轉速傳感器(9)，再通過聯軸器傳給傳動軸(7)，最終將動力傳給模型泵(27)。電機(18)的轉速由變頻器進行調節，采用扭矩轉速傳感器(9)測量，變頻器能在5Hz IOOHz的范圍內平滑無級調速，滿足試驗研究的要求。模型泵(27)與傳動軸(7)之間采用填料密封(26)進行密封。霍爾傳感器(23)安裝在霍爾傳感器支座(24)上，用于感應傳動軸(7)的轉動。其中外特性數據采集分析系統包括計算機單元、泵進出口壓力傳感器(1，5)、渦輪流量計(11)、扭矩轉速傳感器(9)幾部分，各部分的信號輸出端分別與計算機單元相連。在圖1中，泵的流量由渦輪流量計(11)進行測量，泵進出口壓力由壓力傳感器(1、5)進行測量，扭矩和轉速由扭矩轉速傳感器(9)進行測量，將全部測量得到的信號傳輸至計算機單元
(48)。根據所測得的流量、泵進出口壓力、泵進出口直徑、泵進出口高度差，計算得到泵的揚程。根據所測得的扭矩和轉速，計算得到軸功率。根據泵效率的定義，由所測得的上述數據計算得到泵的效率。在圖2中，所設計的管路走向為內部流動測量留有足夠空間，以利于試驗的開展。試驗介質從管路進口( 16 )流入，途經球閥(17 )、泵進口管路(31 )、泵進口軟管(28 )、模型泵(27)、泵出口軟管(4)、泵出口管路(30)、調節閥(6)、渦輪流量計(11)，從管路出口(12)流出。泵進口(2)前等徑直管段長度不小于12倍管徑，渦輪流量計(11)的上游側留有不小于15倍管徑長度的直管段，下游側留有不小于5倍管徑長度的直管段，保證測量的精度。泵進出口(2、3)與進出口管路(31、30)采用軟管進行連接，以補償安裝誤差及防止運行時的振動造成模型泵的損壞。在出口管路(30)中采用調節閥(6)進行流量調節，以便能夠較精確地控制泵的流量，入口管路(31)采用啟閉方便的球閥(17 )。在圖3-1和圖3-2中，為了能夠采用PIV技術測量泵內部流動，模型泵的蝸殼
(37)、吸水室(32)、泵前蓋板(35)和法蘭(38)采用透光性好的有機玻璃加工而成，它們之間采用高強度膠進行粘接。為了保證有機玻璃模型泵的強度，在泵前蓋板(35 )和法蘭(38 )之間采用加強螺栓(36)進行加強。葉輪(41)和泵支座(40)采用不銹鋼制成，為了保證泵支座(40)的剛度，采用加強筋(42)進行加強。在采用PIV技術進行泵內部速度場測量時，用黑色亞光漆將葉輪和泵支座涂黑，以避免因光反射造成的光污染而影響測量結果。法蘭
(38)與泵支座(40)之間采用硅膠墊(39)進行密封，在擰緊法蘭(38)與泵支座(40)之間的連接螺栓時，這種軟墊片可以避免有機玻璃法蘭破裂。在泵支座(40)下方設有排液孔
(43),在泵停止運行時，通過此孔將試驗介質排盡。在吸水室和泵前蓋板上開設內窺測量孔(33、34 )，內窺鏡可從此孔伸入泵內拍攝葉輪進口附近流動。在圖4-1和圖4-2中，由于吸水室(32)是圓柱形的，在采用PIV技術測量吸水室內部速度場時，需在其外部安裝方形光學補償盒(45)，從輸液管(46)充液排氣管(44)排氣，將光學補償盒內部充滿與試驗介質相同的液體，以抵消光折射造成的測量誤差；測量結束后再將光學補償盒(45)內的液體從輸液管(46)排盡。輸液管(46)和排氣管(44)與光學補償盒(45 )之間采用高強度膠進行粘接。光學補償盒(45 )與吸水室(32 )和泵前蓋板(35 )之間采用玻璃膠進行粘接，以便拆卸。本發明還設有內部流動測量系統，該系統包括泵內部速度場PIV測量系統和泵內部流動內窺高速成像系統。如圖5、圖6所示，泵內部速度場PIV測量系統主要由同步控制器、激光器、(XD相機和霍爾傳感器組成。如圖8所示，泵內部流動內窺高速成像系統主要由高速相機、內窺鏡和LED冷光源組成。實施例二:
外特性測量的主要步驟為:
I)清除儲罐(15)中的雜物,將試驗介質裝入儲罐至合適液位。2)檢驗各儀器設備是否正常。3 )將扭矩轉速傳感器(9 )與傳動軸(7 )脫離，通過變頻器將電機(18 )調至試驗轉速，然后對扭矩轉速傳感器(9)進行調零。4)將電機(18)和傳動軸(7)聯接，去掉泵內葉輪(41)，調節變頻器將電機調至試驗轉速，記錄模型泵的空載扭矩。
5)打開球閥(17)，進行灌泵。6)接通各儀表電源，儀表開關處于“關”的位置，按下電機啟動按鈕，啟動模型泵(27 )。調節變頻器，使轉速由小到大逐漸增加至試驗轉速。7 )逐漸打開調節閥(6 )至全開位置，這時流量達到最大值。8)待模型泵(27)運行穩定后，打開各儀表開關，對扭矩、轉速、流量、泵進出口壓力進行米集。9)慢慢關小調節閥(6)，使系統流量減小，同時使轉速恒定，待穩定后再次對扭矩、轉速、流量、泵進口和出口壓力進行采集。10)重復步驟9)，測13個工況的數據。11)完成測量后，關閉泵出口流量調節閥(6)，按下電機停止按鈕，關閉各儀表的電源開關。對所測量的數據進行處理，生成性能曲線圖。12)打開排液閥(14)，將管路和儲罐中的試驗介質排盡。13)打開排液孔(43)，將模型泵(27)內的剩余試驗介質排盡。14)清理試驗現場。實施例三:
泵內部速度場PIV測量的主要步驟為:
I)布置PIV測量系統。測量葉輪流道和壓水室內部速度場時，PIV系統的布置如圖5所示。霍爾傳感器
(23)發出的觸發信號經同步控制器(47)同時控制C⑶相機(49)和激光器(50)，C⑶相機
(49)將拍攝的圖片傳輸到計算機單元(48)。激光器(50)發出的片光厚度控制在Imm以內，從蝸殼(37)側面照射模型泵內部，CCD相機(49)正對激光片光照亮的區域，與激光片光保持合適的距離(約500 mm)，調節焦距，直至成像清晰。由于葉片為二元葉片，葉輪內的主流面平行于泵前蓋板(35)，故可以將泵前蓋板作為基準來調節激光片光的平行度。根據不同的測量區域，調節激光片光與前蓋板的距離以及激光片光照射的角度。測量吸水室(32)內部速度場時，PIV系統的布置如圖6所示。線路的連接與測量葉輪流道和壓水室內部速度場時相同。激光器(50)發出的垂直于方形補償盒上表面，以方形補償盒的外表面作為基準調節激光片光的平行度，CCD相機(49)正對激光片光照亮的區域，與激光片光保持合適的距離(約500 mm)，調節焦距，直到成像清晰。2)選擇具有良好光散性和跟隨性的粒子作為示蹤粒子，撒入儲罐(15)中，保證試驗介質具有合適的粒子濃度。3)按照外特性測量時的相關步驟啟動模型泵(27)，使其在所需工況下運行。4)確定CXD相機(49)的雙曝光時間間隔和重復工作時間間隔。5)啟動整個PIV系統，各工況下采集圖像100幅。6)對采集的圖像進行互相關處理，得到各流動區域的速度分布圖。7)清理試驗現場。在圖1中，激光片光的光源L從葉輪進口照射葉輪流道，由于不銹鋼葉片的遮擋，葉輪流道內僅AB⑶所包圍的區域片光能夠到達，可采用PIV技術進行速度場測量，而葉輪流道的進口區域及葉輪進口區域無法采用PIV技術進行測量，這些區域內的流動可采用內窺高速成像技術進行測量。
實施例四:
泵內部流動內窺高速測量的主要步驟為:
I)布置內窺高速測量系統。內窺高速測量系統的布置如圖8所示。LED冷光源(53)調至合適亮度照射模型
(27)內所需測區域。內窺鏡(52)從模型泵上開設的內窺測量孔伸入泵內合適位置。高速相機(51)與內窺鏡(52)相連，拍攝的數據傳輸至計算機單元(48)。2)選擇合適的示蹤粒子撒入儲罐(15)中，保證試驗介質具有合適的粒子濃度。3)按照外特性測量時的相關步驟啟動模型泵(27)，使其在所需工況下運行。4)確定高速相機(51)的拍攝分辨率。5)啟動整個內窺高速測量系統，對所測區域進行拍攝。6)拍攝的數據傳輸至計算機單元(48)，并進行處理。7)清理試驗現場。
權利要求
1.一種熔鹽模型泵外特性和內部流動測量試驗裝置，該裝置包括管路系統、動力傳動系統、模型泵和外特性數據采集分析系統； 外特性數據采集分析系統包括計算機單元、泵進出口壓力傳感器、渦輪流量計、扭矩轉速傳感器幾部分，各部分的信號輸出端分別與計算機單元相連； 動力傳動系統包括電機、聯軸器、傳動軸、軸承座、軸承座支座各部分； 所述管路系統包括儲罐、球閥、泵進口管路、泵出口管路和調節閥各部分； 其特征是:該裝置還設有內部流動測量系統，該系統包括泵內部速度場PIV測量系統； 所述泵內部速度場Piv測量系統主要由同步控制器、激光器、CCD相機和霍爾傳感器組成；所述激光器和CCD相機的控制端分別與同步控制器相連，同步控制器和CCD相機的輸出端與所述計算機單元相連，霍爾傳感器的信號采集端安裝在傳動軸上，其輸出端與同步控制器相連。
2.根據權利要求1所述的測量試驗裝置，其特征是:所述內部流動測量系統還包括泵內部流動內窺高速成像系統，泵內部流動內窺高速成像系統主要由高速相機、內窺鏡和LED冷光源組成；與之對應所述模型泵的吸水室和泵前蓋板上均設有內窺測量孔；所述內窺鏡從模型泵上開設的內窺測量孔伸入泵內，高速相機與內窺鏡相連，高速相機的輸出端口與所述計算機單元相連。
3.根據權利要求1或2所述的測量試驗裝置，其特征是:所述模型泵的蝸殼、吸水室、泵前蓋板和法蘭均采用透光性好的有機玻璃制成，它們之間采用高強度膠進行粘接；在泵前蓋板和法蘭之間通過加強螺栓連接；法蘭與泵支座之間采用硅膠墊進行密封；葉輪和泵支座采用不銹鋼材料制成；在泵支座下方設有排液孔。
4.根據權利要求3所述的測量試驗裝置，其特征是:所述葉輪和泵支座上涂覆有黑色亞光漆。
5.根據權利要求3所述的測量試驗裝置，其特征是:所述蝸殼采用矩形截面蝸殼；葉片采用進出口等寬的二維葉片，葉輪采用半開式結構。
6.根據權利要求3所述的測量試驗裝置，其特征是:所述模型泵還設有光學補償盒，該光學補償盒安裝在吸水室外，光學補償盒上裝有輸液管和排氣管。
7.根據權利要求6所述的測量試驗裝置，其特征是:所述光學補償盒采用透光性好的有機玻璃制成，光學補償盒與吸水室和泵前蓋板之間采用玻璃膠進行粘接。
8.根據權利要求1所述的測量試驗裝置，其特征是:模型泵進、出口與所述泵進、出口管路與之間分別采用軟管進行連接。
9.根據權利要求1所述的測量試驗裝置，其特征是:所述模型泵進口前等徑直管段長度> 12倍管徑，渦輪流量計的上游側留有> 15倍管徑長度的等徑直管段，下游側留有> 5倍管徑長度的等徑直管段。
10.根據權利要求1所述的測量試驗裝置，其特征是:所述儲罐底部坡度為1:100 3:100，如為 2 =IOO0
全文摘要
本發明提供一種熔鹽模型泵外特性和內部流動測量試驗裝置，主要用于測量熔鹽模型泵的外特性和內部速度場，以及對泵內高速流動進行拍攝研究。該裝置主要包括管路系統、動力傳動系統、模型泵、外特性數據采集分析系統和內部流動測量系統。管路系統的布置保證試驗時具有足夠的操作空間、高的測量精度及試驗的方便。動力傳動系統為泵的穩定運行提供動力。模型泵的葉輪和泵支座采用不銹鋼制成，其他采用有機玻璃制成，具有水力性能好、強度高、可測量區域廣等特點。外特性數據采集分析系統采集壓力、轉速、扭矩、流量等信號，處理分析后得到泵的外特性。內部流動測量系統可對泵內部速度場進行PIV測量，對泵內部流動進行內窺高速成像，實現泵內全流場的研究。
文檔編號F04D15/00GK103115001SQ20131003271
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者邵春雷, 顧伯勤, 董金善, 周劍鋒, 程文潔 申請人:南京工業大學