实施方案
[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0018] 如图1所示,本发明包括除湿器1,空压机2,空气换热器3,加热器4,储料罐5,混合室6,喷嘴7,实验台架9,实验箱10,旋风分离器11,空冷器12,水池13,破沫网14,三个压力表15,三个球阀16,流量计17,二个温度计18,止回阀19,高速摄影仪20和计算机21。
[0019] 除湿器1底部经空压机2、第一压力表15后分为两路,一路经空气换热器3、流量计17与加热器4连接,另一路经第一球阀16从除湿器1顶部接入,加热器4出口接第一温度计18后分为两路,一路经第二球阀16、第二压力表15从储料罐5顶部接入,另一路经第三球阀16、第三压力表15接入混合室6,混合室6的喷嘴7接入实验箱10内,接有第二温度计18的储料罐
5底部与混合室6连接,有机玻璃的实验箱10外设有高速摄影仪20,高速摄影仪20与计算机
21相连接,实验箱10经旋风分离器11、空气换热器3、空冷器12、止回阀19接入水池13,水池
13上部设有破沫网14。实验高温尾气通过旋风分离器11后进入空气换热器3降温,同时作为常温空气预热的热源,空气换热器3后接空冷器12对尾气进行进一步降温。
[0020] 如图2所示,所述实验箱10内,实验台架9通过固定架固定在实验箱10上,调节螺母实现实验台架9的上下移动,实验台架9与固定架转动连接,调节角度为0~90°,实验台架9端面装有试件8,试件8测量面对着喷嘴7,实验台架9自带热电偶能对试件8进行加热,实验箱10底部设有斜坡。
[0021] 如图1所示,所述储料罐5采用螺杆进料,并自带热电偶能对颗粒进行加热。
[0022] 本发明工作原理:
[0023] 如图1所示,安装好连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置,实验前首先将大小为100mm×80mm×1mm的试件8固定在实验台架9上,并通过旋转实验台架9设定实验角度。然后空气通过除湿器1进行干燥、过滤后,进入空压机2机进行增压,空压机出口设有一支路,支路经第一球阀接入除湿器顶部,通过调节第一球阀来控制实验系统的气体流量。为减小加热器功率,在加热器前设置一台空气换热器3,被压缩的空气由高温尾气提供热量的空气换热器3进行预热,预热后的空气进入加热器4进行加热,选取加热器4的最高加热温度可达500℃。为实现储料罐与混合室的压力平衡,在加热器出口设两路分别通入储料罐和混合室,并在两路上都设有球阀和压力表。固体颗粒通过储料罐5进入混合室6,储料罐5采用螺杆进料用于准确控制颗粒的进料量,同时储料罐5设有热电偶能对进料颗粒进行加热。加热后的气体与固体颗粒在混合室6进行混合,通过喷嘴7使颗粒加速到预期速度(设定最高颗粒速度为200m/s)并冲击试件8表面,喷嘴中心与试件的夹角为θ,喷嘴出口与试件中心的距离为L。冲击过后的颗粒通过实验箱10底部的斜坡和开口进行颗粒回收。高温尾气中带有实验中的固体颗粒,通过旋风分离器11来进行气固分离,经分离后的高温尾气通入空气换热器3进行初步降温,同时高温尾气也作为常温空气预热的热源。进行初步降温后的尾气通过空冷器12来进行进一步降温,最后将尾气通入水池13,水池13上设有破沫网14,用来除去水中气泡,水池13和空冷器12之间设有止回阀19,用于防止水倒流回去。
[0024] 颗粒冲击试件的过程中打开高速摄影仪20,记录颗粒的运动轨迹,f为高速摄影仪的固有频率,通过分析不同帧数n下颗粒群端部的距离Δl可得颗粒运动的速度vp=Δl·f/Δn,利用上述方法通过多次实验可以得到实验压力值与颗粒速度之间的对应关系。本实验中通过调节实验压力值和喷嘴7的结构来控制不同的颗粒速度,实验冲击速度在0~200m/s之间。实验待测试件8材质可为碳化钨(WC)等高性能耐腐蚀硬质合金材料。实验前后分别对试件进行称重,得到实验前后的失重量Δm,记录实验过程中冲击颗粒的重量mt,可以定义磨损量ε为实验前后失重量Δm与实验冲击颗粒质量mt的比值,即ε=Δm/mt。实验温度在25~500℃之间,冲击角度θ在0~90°。
[0025] 本实验主要研究内容为:针对硬质合金及其严苛工况下的耐腐蚀高性能材料,进行不同条件下气固两相流冲蚀磨损规律研究,主要可变条件有环境因素(冲击速度、冲击角度、冲击时间、实验温度)、颗粒性质(颗粒大小、颗粒硬度、颗粒形状)、靶材性质(靶材结构、靶材组分、靶材硬度)。通过实验可研究冲蚀磨损量ε与各实验变量之间的关系,构建基于上述实验变量下的冲蚀磨损模型。
[0026] 上述具体实施方式用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明作出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。