標題 ：海水水流衝刷試驗裝置-衝刷試驗

濟南尊龍凱時科技有限公司生產的海水水流衝刷試驗裝置-衝刷試驗用於模擬海水 、水流衝刷 ，可設定衝刷實驗的壓力 ，試驗的水溫 ，實驗的時間 ，進行變頻控製技術 ，對水流衝刷大小進行控製 。以下為之前生產的水流衝刷裝置的部分技術參數資料供參考 。

水流衝刷試驗機設計

一 、設計參數

1.1性能參數

壓力0.8MPa ；

流速 ：1~2m/s;

0.5~1m/s

溫度 ：25攝氏度 、35攝氏度 ；

1.2 試樣尺寸

試樣一 50X50mm ；

試驗二 1cm^2電化學試樣 ；

二 、係統設計

2.1係統原理設計

1 溫度傳感器2 水箱 3 離心泵 4 壓力表 5 流量計6 試驗段I 7節流閥 8壓力表

9 流量計 10試驗段II 11泄壓閥 12加熱管13旁路泄壓閥 14支路泄壓閥 15支路節流閥

整個係統包括水箱 、離心泵 、壓力煲 、流量計 、管道 、節流閥 、泄壓閥 。係統工作時由離心泵抽水進入管道 ，調整泄壓閥保持紅色管道內壓力達到設計值 ，如果機械手段無法達到平衡 ，再通過變頻器調整電機轉速 ，確保壓力 、流速均達到設計值 。如果控製故障 ，在壓力大於一定值時 ，安全閥打開 ，從旁路強製回流 ，保證人員以及設備運行安全。

2.2係統選型設計

2.2.1衝刷流道設計

為加快進度 ，提高機器使用效率 ，采用雙流道 ；因機器長時間運行 ，盡可能降低設備功率 ，降低試驗費用 。由於消耗功率與壓力流量的乘積成正比 ，所以進行管道設計時 ，在壓力已經確定的情況 ，盡量減小管道通過水流截麵積 ，根據試樣尺寸 ，其流道截麵設計如下

1 50X50mm試樣 2 1cm^2試樣安裝孔 3 流道 4 50X50mm試樣安裝支架

圖2管道試樣安裝方式圖

圖1采用分段設計 ，每個可拆卸安裝支架 ，可安裝3組平行樣 ，每組平行樣放置在同一截麵 ，采用沉降式平墊密封 ，能有效防止泄露 。減少管道截麵積 ，能夠有效降低電機功率 ，同時降低了試驗成本 。一批次進行6種材料 ，周期分3個 ，總計18組試樣 ，根據上方設計 ，試樣安裝管道需要1580mm ，在節流閥後 ，以及泄壓閥流出足夠長度（防止水流突變，前後均留500mm） ，壓力管道為2580mm ；再考慮接頭 、對接等方麵的長度 ，總結需要3000mm，在泄壓閥後的管道采取變徑 ，將管道加粗 ，使水流變緩 ，盡量防止渦流 。

2.2.2離心泵選型設計

壓力0.8MPa下 ，進行1~2m/s與0.5m/s~1 m/s速率衝刷試驗 ，為加快試驗進度 ，采用兩種流速同時進行 ：

流道1 測量流度1.5m/s 根據截麵積 ，換算對應流量 ：9.72m^3/h

流道2 測量流度0.75m/s根據截麵積 ，換算對應流量 ：4.86 m^3/h

為節省能源，兩種流量方式采用一條回路進行 ，低流量回路采用旁路分流的形式進行控製流速 。則功率計算隻需要按照流速較高的進行計算 。

功率計算 ：

根據電機功率N(KW) 額定壓力P(Pa) 流量Q(m^3/s)的關係 ：

N=PQ/k （1）

式中 ：k——效率 ，百分數或小數表示 。

將已知條件帶入公式

（2）

按照常規離心泵效率 K=0.4

N=5.4KW

根據電機選擇需要一定餘量 ，至少選6KW的電機 。

2.2.3介質加熱設計

泵的流量為9.72 m^3/h ，根據離心泵特點 ，應留有一定的滲漏餘量 ，在無人值守的情況下 ，應當在16小時不出現缺水現象 ，同時水泵供水應有一定水壓 ，同時因需要加熱 ，為節約能源 ，水應當盡量少 ，擬采用0.5 m^3水箱 。

根據公式 ：

（3）

其中 ，Q表示熱量 ，C比熱容 ，M質量 ， 溫度變化量 ，該公式表明了理想狀態下 ，一定質量的物體溫度每升高 ，所吸收的熱量 。

水箱中注水0.5 m^3（水量 選擇1 m^3 ，如果中間滲漏及容易缺水） ，考慮使用情況 ，冬天試驗車間內水溫按照1℃計算 ，升到35攝氏度理論所需總熱量 ：

Q=4.2*10^3J/Kg·℃*500Kg*34=7.2*10^7J

根據熱量與KWh的關係 ，經過換算 ，升溫需要總熱量20KWh ；充分考慮到加熱時間與加熱功率 ，與設備運行成本折中 ，擬采取5h加熱到既定溫度 ，則需要加熱功率為4KW ；但是由於在加熱的過程中 ，設備與外界存在熱交換 ，溫差越大 ，熱交換速度越快（其散熱速度與吸熱速度算法是一致的） ，所以在水箱外應做好保溫設施 ，減小熱量流失 。同時應當在4KW加熱功率基礎上 ，選取一定的餘量 ，初步選擇加熱功率為6KW 。（采用1 m^3 ，則要選擇10KW）