基于气水脉冲技术的户用管道清洗装置的研制

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1、硕士学位论文基于气水脉冲技术的户用管道清洗装置的研制RESEARCHANDDEVELOPMENTOFHOUSEHOLDPIPELINECLEANINGDEVICEBASEDONGASWATERPULSETECHNOLOGY陈广勇哈尔滨工业大学2018年7月国内图书分类号：TH-39学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于气水脉冲技术的户用管道清洗装置的研制硕士研究生：陈广勇导师：崔贤玉副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工

2、业大学ClassifiedIndex:TH-39U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHANDDEVELOPMENTOFHOUSEHOLDPIPELINECLEANINGDEVICEBASEDONGASWATERPULSETECHNOLOGYCandidate：ChenGuangyongSuPervisor：A.Prof.CuiXianyuAcademicDegreeAPPliedfor：MasterofEngineeringSPeciali

3、ty：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要管道运输与人们的生产生活息息相关，因此管道污垢现象广泛存在。存有污垢的管道影响着内部流体的通流能力和洁净程度。如何去除管道内的污垢一直是管道运输中必须考虑的问题，也是管道研究领域长期探讨的课题。通过阅读文献资料，发现气水脉冲

4、技术清洗管道污垢具有诸多优势，如无污染、易操作，效果好等。由于此方法现阶段尚不成熟，并没有得到广泛应用。本文总结归纳，得到气水脉冲技术中存在的四种基本工作机理，并着重研究“气液两相流”理论对管道污垢的清洗效果的影响。本文采用数值模拟的手段，揭示气水脉冲技术清洗管道的特性规律，得到影响该技术清洗管道的两大因素——供气压力与供气频率。在其他条件不变的情况下，通入管道的供气压力越大，对于管道内壁的清洗效果愈强；而在供气压力以及其他条件不变的情况下，气体通入管道的频率发生改变，那么对管道内壁的清洗效果也不同。本文针对户用管道小口

5、径结构，利用Solidworks三维软件建立物理模型，结合气水脉冲技术的工作机理与CFD仿真软件，选取多相流模型，在运行环境中设置相关的边界条件以及管道壁面特征，建立模拟监控器对管道内流体进行定时定点的窗口等，得到适用于清洗户用管道的供气压力与供气频率的参数。根据数值模拟的参数，设计并制作清洗控制器，主要包括控制器的硬件部分，如电路板、控制器外观和气动回路设计等，以及清洗控制器的软件部分，如基于HMI软件下的交互界面的设计和基于C语言的STM32单片机程序编写等。最后，利用压力表等仪器，对清洗控制器进行功能与性能测试，并

6、依据实际测试情况，说明清洗控制器的清洗能力。经验证，设计的清洗控制器可以高效地去除管道内壁污垢。通过本课题的研究，探究了气水脉冲管道清洗技术的工作原理，从而找到最优的管道清洗参数，最终设计的清洗装置能经济高效地解决家庭管道的污垢问题，具有在市场中推广应用的价值。关键词：管道结垢；气水脉冲技术；气液两相流；数值模拟；清洗控制器；功能与性能测试-I-AbstractAbstractPipelinetransportationiscloselyrelatedtopeople'sproductionandlife,sotheph

7、enomenonofpipelinescalingiswidespread.Thepipelineafterscalingaffectstheflowcapacityandcleanlinessoftheinternalfluid.Howtoremovefoulinginpipelinehasalwaysbeenaproblemthatmustbeconsideredinpipelinetransportation.Itisalsoalong-termresearchtopicinpipelineresearch.Byr

8、eadingtheliterature,itisfoundthatgaswaterpulsetechnologyhasmanyadvantagesincleaningpipelinefouling,suchasnopollution,easyoperationandgoodeffect.Becausethismeth