本發(fā)明涉及自然循環(huán)回路流動(dòng)不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域，具體涉及一種運(yùn)動(dòng)條件下出口流體溫度可控的氮?dú)夥€(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

自然循環(huán)作為一種不需要主泵驅(qū)動(dòng)的循環(huán)方式，其依靠熱源(加熱段)和冷源(冷卻器)之間形成的高度差和密度差產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)循環(huán)。目前，自然循環(huán)概念廣泛應(yīng)用于新型反應(yīng)堆的研發(fā)和設(shè)計(jì)，例如美國(guó)西屋公司AP1000的一次側(cè)非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)、中國(guó)華龍一號(hào)的二次側(cè)非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)和韓國(guó)模塊化小型壓水堆SMART的CMT安注系統(tǒng)等。然而，自然循環(huán)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)壓頭低、流速小，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，很難維持原有狀態(tài)，容易發(fā)生流動(dòng)不穩(wěn)定性現(xiàn)象，影響反應(yīng)堆的安全運(yùn)行。因此，需要深入研究自然循環(huán)系統(tǒng)的流動(dòng)不穩(wěn)定性現(xiàn)象，在反應(yīng)堆設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)避免該現(xiàn)象的發(fā)生。

對(duì)于浮動(dòng)式核電站以及船用反應(yīng)堆，廣泛采用的自然循環(huán)系統(tǒng)會(huì)受到運(yùn)動(dòng)條件的影響，進(jìn)而影響其熱工水力特性，特別是系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)采用簡(jiǎn)單自然循環(huán)回路研究運(yùn)動(dòng)條件下流動(dòng)不穩(wěn)定性時(shí)，還需要避免由于運(yùn)動(dòng)引起的流量波動(dòng)將穩(wěn)壓裝置中的不凝結(jié)氣體帶入系統(tǒng)回路。

由于自然循環(huán)的自反饋特性以及運(yùn)動(dòng)條件的影響，系統(tǒng)的加熱實(shí)驗(yàn)段入口流體溫度很難控制，增加了系統(tǒng)流動(dòng)不穩(wěn)定性現(xiàn)象研究的難度。加熱實(shí)驗(yàn)段入口流體溫度一般采用預(yù)熱器與冷卻器聯(lián)調(diào)的方式控制，控制難度大。經(jīng)專利查新，以往的文獻(xiàn)、專利中自然循環(huán)回路壓力一般通過(guò)采用波動(dòng)管與回路連接的穩(wěn)壓器進(jìn)行控制，該穩(wěn)壓方式將無(wú)法避免引入壓力降型流動(dòng)不穩(wěn)定性現(xiàn)象，進(jìn)而影響系統(tǒng)自身流動(dòng)不穩(wěn)定性現(xiàn)象的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種運(yùn)動(dòng)條件下出口流體溫度可控的氮?dú)夥€(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中自循環(huán)實(shí)驗(yàn)中加熱實(shí)驗(yàn)段入口流體溫度很難控制、壓力不穩(wěn)定的問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種運(yùn)動(dòng)條件下出口流體溫度可控的氮?dú)夥€(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置，包括一個(gè)密閉的實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)設(shè)置有一個(gè)將實(shí)驗(yàn)裝置的內(nèi)部空腔分割成上下兩個(gè)部分的隔板，在隔板上設(shè)置有多個(gè)通孔，在實(shí)驗(yàn)裝置的頂部設(shè)置有氮?dú)庖牍?，在?shí)驗(yàn)裝置的下部空腔側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)口接管、出口接管，多個(gè)電加熱棒安裝在實(shí)驗(yàn)裝置的下部空腔內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中，自然循環(huán)回路壓力一般通過(guò)采用波動(dòng)管與回路連接的穩(wěn)壓器進(jìn)行控制，其包括連接穩(wěn)壓器和主管道的波動(dòng)管，波動(dòng)管與主管道連接段采用旋流混合槽，與穩(wěn)壓器連接段采用光管，旋流混合槽段和光管段通過(guò)焊接連接；旋流混合槽為四槽旋流混合槽且旋流混合槽長(zhǎng)3100mm；四槽旋流混合槽槽距為1000mm，混合槽直徑25mm；工作時(shí)從主管道來(lái)的高速流體沖擊到與波動(dòng)管連接處在慣性的作用下向波動(dòng)管內(nèi)部流動(dòng)，穩(wěn)壓器來(lái)的高溫流體在波動(dòng)管向主管道流動(dòng)，四槽旋流混合槽的將兩股冷熱流體會(huì)沿著旋流混合槽的方向呈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)混合，使得波動(dòng)管內(nèi)冷熱流體間的溫度差減小，這樣的穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)實(shí)際上難以精確控制，其混合的均勻度不可控，而本申請(qǐng)的發(fā)明人在研究現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了本發(fā)明的技術(shù)方案，采用一個(gè)密閉容器作為實(shí)驗(yàn)裝置，利用隔板將實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)分隔形成兩個(gè)空腔，通過(guò)在隔板上設(shè)置多個(gè)通孔，使得實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)的空腔處于連通狀態(tài)，其頂部設(shè)置一個(gè)氮?dú)庖牍埽虏康膫?cè)壁設(shè)置進(jìn)口接管和出口接管，下部空腔內(nèi)安裝多個(gè)電加熱棒，使用時(shí)，將氮?dú)庖牍苓B接至氮?dú)庠?，通過(guò)氮?dú)庠聪驅(qū)嶒?yàn)裝置內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，控制裝置內(nèi)的壓強(qiáng)，然后隔離氮?dú)庠?。同時(shí)通過(guò)電加熱棒對(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的流體進(jìn)行加熱，可以精確控制實(shí)驗(yàn)裝置出口流體的溫度，本發(fā)明采用在實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)設(shè)置一個(gè)具有多個(gè)通孔的隔板，其可以將流體的沖擊進(jìn)行緩沖，實(shí)現(xiàn)流體的波動(dòng)降低，而且，在實(shí)驗(yàn)裝置處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于隔板對(duì)氣體具有附著作用以及液面覆蓋通孔的密封作用，避免了氣體混入到流體中從而進(jìn)去循環(huán)系統(tǒng)中，相對(duì)于波動(dòng)管連接穩(wěn)壓器的方式而言，本發(fā)明的裝置可以準(zhǔn)確的控制引出管口的輸出流體溫度和壓強(qiáng)，可以在較大范圍內(nèi)對(duì)出口流體的參數(shù)進(jìn)行精確控制，解決了運(yùn)動(dòng)條件下自然循環(huán)回路壓力控制以及加熱實(shí)驗(yàn)段入口流體溫度控制的問(wèn)題，滿足運(yùn)動(dòng)條件下自然循環(huán)回路流動(dòng)不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的需求；而且相對(duì)于波動(dòng)管連接穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)而言，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，大大降低了模擬實(shí)驗(yàn)的成本。

所述實(shí)驗(yàn)裝置包括半球形的封頭、圓筒形的筒體、以及底部平板。具體的講，采用半球形的封頭、圓筒形的筒體、以及底部平板焊接而成的實(shí)驗(yàn)裝置整體，其耐壓性能可以滿足熱工實(shí)驗(yàn)的需求，也便于生產(chǎn)制造。

所述的通孔以隔板的圓心為中心，依次向外排布形成多個(gè)圓。進(jìn)一步講，通過(guò)將通孔排布在隔板上形成圓的結(jié)構(gòu)，可以有效降低流體的波動(dòng)性，大大減緩流體的波動(dòng)，同時(shí)提高對(duì)氣體的吸附作用以及液面覆蓋通孔的密封作用。

還包括多個(gè)流體測(cè)溫組件，在所述的進(jìn)口接管和出口接管內(nèi)均設(shè)置有流體測(cè)溫組件，其余的流體測(cè)溫組件分成三層設(shè)置在實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)，其中一層位于隔板上方，另外兩層位于隔板下方。通過(guò)設(shè)置三層流體測(cè)溫組件的方式，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)的流體進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，同時(shí)，利用不同層的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定電加熱棒的功率，進(jìn)而達(dá)到準(zhǔn)確控制出口溫度的目的。

在所述實(shí)驗(yàn)裝置的頂部和底部均設(shè)置有引壓組件，壓力變送器通過(guò)脈沖管與實(shí)驗(yàn)裝置頂部的引壓組件連接，差壓變送器通過(guò)脈沖管與實(shí)驗(yàn)裝置頂部和底部引壓組件連接。通過(guò)壓力變送器和差壓變送器，可以準(zhǔn)確測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)的壓力情況以及液位情況。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明一種運(yùn)動(dòng)條件下出口流體溫度可控的氮?dú)夥€(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置，采用一個(gè)密閉容器作為實(shí)驗(yàn)裝置，利用隔板將實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)分隔形成兩個(gè)空腔，通過(guò)在隔板上設(shè)置多個(gè)通孔，使得實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)的空腔處于連通狀態(tài)，其頂部設(shè)置一個(gè)氮?dú)庖牍?，下部的?cè)壁設(shè)置進(jìn)口接管和出口接管，下部空腔內(nèi)安裝多個(gè)電加熱棒，使用時(shí)，通過(guò)氮?dú)庠聪驅(qū)嶒?yàn)裝置內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，控制裝置內(nèi)的壓強(qiáng)，然后隔離氮?dú)庠?，同時(shí)通過(guò)電加熱棒對(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的流體進(jìn)行加熱，可以精確控制出口流體的溫度，本發(fā)明采用在實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)設(shè)置一個(gè)具有多個(gè)通孔的隔板，其可以將流體的沖擊進(jìn)行緩沖，實(shí)現(xiàn)流體的波動(dòng)降低，而且，在實(shí)驗(yàn)裝置處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于隔板對(duì)氣體具有附著作用以及液面覆蓋通孔的密封作用，避免了氣體混入到流體中從而進(jìn)去循環(huán)系統(tǒng)中，相對(duì)于波動(dòng)管連接穩(wěn)壓器的方式而言，本發(fā)明的裝置可以準(zhǔn)確的控制引出管口的輸出流體溫度和壓強(qiáng)，可以在較大范圍內(nèi)對(duì)出口流體的參數(shù)進(jìn)行精確控制，解決了運(yùn)動(dòng)條件下自然循環(huán)回路壓力控制以及加熱實(shí)驗(yàn)段入口流體溫度控制的問(wèn)題，滿足運(yùn)動(dòng)條件下自然循環(huán)回路流動(dòng)不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的需求；而且相對(duì)于波動(dòng)管連接穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)而言，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，大大降低了模擬實(shí)驗(yàn)的成本；

2、本發(fā)明一種運(yùn)動(dòng)條件下出口流體溫度可控的氮?dú)夥€(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置，具有整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，成本低，出口流體溫度在較寬范圍可精確控制，能避免將不凝結(jié)氣體帶入回路以及避免引入壓力降型不穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，解決了運(yùn)動(dòng)條件下自然循環(huán)回路壓力控制以及加熱實(shí)驗(yàn)段入口流體溫度控制的問(wèn)題，滿足運(yùn)動(dòng)條件下自然循環(huán)回路流動(dòng)不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的需求。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記及對(duì)應(yīng)的零部件名稱：

1-實(shí)驗(yàn)裝置，2-流體測(cè)溫組件，3-出口接管，4-電加熱棒，5-進(jìn)口接管，6-引壓組件，7-壓力變送器，8-差壓變送器，9-隔板，10-氮?dú)庖牍埽?1-通孔。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例

如圖1所示，本發(fā)明一種運(yùn)動(dòng)條件下出口流體溫度可控的氮?dú)夥€(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置，包括實(shí)驗(yàn)裝置1，實(shí)驗(yàn)裝置1由頂部半球形封頭、中部圓筒筒體、底部圓形平板通過(guò)焊接組成，在頂部半球形封頭設(shè)置一個(gè)氮?dú)庖虢庸?0，在中部圓筒筒體的下部開(kāi)兩個(gè)孔，180°對(duì)稱，焊接流體入口接管5和流體出口接管3，在自然循環(huán)回路使用時(shí)，流體入口接管5連接冷卻后的流體管線，流體出口接管3與加熱實(shí)驗(yàn)段連接，氮?dú)庖虢庸?0與氮?dú)庠催B通，貫穿實(shí)驗(yàn)裝置1的側(cè)壁，分三層布置6個(gè)流體測(cè)溫組件2，每層180°對(duì)稱布置2個(gè)，并在流體入口接管5和流體出口接管3內(nèi)分別安裝一個(gè)流體測(cè)溫組件2，流體測(cè)溫組件2采用N型鎧裝熱電偶，通過(guò)紫銅墊進(jìn)行密封，其中隔板9以下布置兩層，隔板9以上布置一層；在流體入口接管5和流體出口接管3上各布置1個(gè)流體測(cè)溫組件2，在實(shí)驗(yàn)裝置1底部圓形平板上開(kāi)孔，安裝多個(gè)電加熱棒4，用于加熱穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置中的流體，控制出口流體溫度，貫穿實(shí)驗(yàn)裝置1安裝測(cè)壓組件6，在筒體頂部和底部各安裝1個(gè)，采用φ8×1mm的脈沖管連接頂部測(cè)壓組件6和壓力變送器7，用于測(cè)量氮?dú)夥€(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置的壓力，采用φ8×1mm的脈沖管將頂部和底部測(cè)壓組件6連接在差壓變送器(8)上，用于測(cè)量氮?dú)夥€(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置的液位；隔板9從圓心沿徑向往外開(kāi)三排通孔11，同于連接隔板9上下的流體，通孔11數(shù)量從內(nèi)往外分別為1、4、8，將隔板9焊接在氮?dú)夥€(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置筒體1的中部圓筒筒體上，隔板9的主要作用是避免運(yùn)動(dòng)條件下氮?dú)夥€(wěn)壓實(shí)驗(yàn)裝置上部的氮?dú)獠荒Y(jié)氣體進(jìn)入實(shí)驗(yàn)回路，影響回路的運(yùn)行特性。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。