[发明专利]一种具有微孔内壁的减阻增速管道

说明书

本发明属于减阻增速管道领域，具体的涉及一种具有微孔内壁的减阻增速管道。通过具有微孔的特殊内壁结构，利用管道内壁微孔将微气泡束缚，以气液界面替代固液界面，减小液体与管道内壁的粘附作用，达到减阻增速的效果；同时调节微气泡的附加压强，及时补充损失的微气泡，使气液接触持续而稳定，保证减阻增速效果在较长工作时间内都有效果。

技术领域

本发明属于减阻增速管道领域，具体的涉及一种具有微孔内壁的减阻增速管道。

背景技术

由于粘性流体与流经的管道壁面之间有粘附作用，因此流体沿途会产生能量损失，导致压力、速度等参数的下降。对于长度较长或管径较小的管道，该现象更为显著。要减小这种能量损失，减小流体在壁面粘附效果是关键。常用的方法有采用内壁更光滑的管道、在管道内壁上制作疏水或疏油仿生微结构、流体中加入气体形成泡状流体等等。其中，降低流体与管道的粘附功是关键。通常，气体与液体间的粘附功明显小于固体与液体间的粘附功。因此，采用气液界面替代固液界面已成为流体降低壁面粘附、减阻增速的一个有效方法。仿生微结构壁面的一个重要功能是能在微结构上束缚微气泡，从而减小液相流体与固体壁面之间的接触面积。但是，随着工作时间的增加，微气泡会被破坏，因此减小粘附的效果逐渐减弱。而在液相流体中加入气泡的方法不适合某些对单相流有特别要求的使用环境。因此，寻找既能将微气泡束缚在管道内壁，又能对损失的微气泡及时补充的方法，使液相流体减小在壁面上的粘附作用、达到减阻增速的效果，是十分具有工程应用价值的。

发明内容

本发明公开了一种具有微孔内壁的减阻增速管道，通过具有微孔的特殊内壁结构，利用管道内壁微孔将微气泡束缚，以气液界面替代固液界面，减小液体与管道内壁的粘附作用，达到减阻增速的效果；同时调节微气泡的附加压强，及时补充损失的微气泡，使气液接触持续而稳定，保证减阻增速效果在较长工作时间内都有效果。

本发明一种具有微孔内壁的减阻增速管道，包括：多孔内套、网板支撑套、支撑体、外套、气动接头、法兰、管件接头。多孔内套位于减阻增速管道的中心位置，多孔内套是与流体接触的主要部件，并且在多孔内套的内壁形成微气室，气液两相接触比液相的单相接触减少了壁面的压力损失。多孔内套的外壁面粘连着网板支撑套，两者形成嵌套结构。网板支撑套上均匀分布着微型正方形孔眼。网板支撑套外壁面粘连若干矩形块支撑体。支撑体具有隔开网板支撑套和外套的作用。支撑体与外套采用粘连的方式连接固定。外套壁面开有螺纹通孔，通过螺纹通孔与气动接头相连。气动接头可外接气泵等装置，通过气动接头、螺纹通孔、网板支撑套的微型正方形孔眼连接到多孔内套微气室，形成畅通的气路。管道的两端焊接分别连接一个法兰。法兰中央开有螺纹孔，并通过螺纹孔与管件接头连接，再通过管件接头接入工作段管道。

优选地，所述多孔内套内径为20mm，厚度为50～200μm，多孔内套上密布着直径1～80μm的微孔，孔间距为微孔直径的1.2～5倍。

优选地，所述网板支撑套厚度为0.5～2mm，网板支撑套上均匀分布着尺寸为100～500μm的正方形微孔。

使用时，保持气动接头-微通道-多孔内套的内壁面上的微气泡内的压力为正压，并通过改变气路入口压力调节微气泡内压及气液接触界面。在微气室中气泡不破裂的前提下，随着气室中气压在0到P_max的范围中增大，P_max就是微气泡能够保持稳定不破裂的临界压力值，管道内的流体的速度和压强也会随之变大，即可以通过控制气压调节管道内流体流速和压强，从而达到减阻增速效果。其中，

式中，γ为管内流体与管道内壁接触时的表面张力，R为微气泡的曲率半径。

本发明具有的有益效果如下：

1.与在管壁采用固定微结构实现对流体减阻增速效果相比，本发明采用主动调节策略，通过调节微气泡气压能够实现流体流速、压力的控制或调节。