一種消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統的制作方法
【專利摘要】本發明屬于反應堆熱工水力及安全【技術領域】，具體涉及一種消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統。其中汽泡消除罐設置在預熱器的下游和實驗裝置的上游之間，在汽泡消除罐側面中間偏上的部位開孔與入口管連接，在汽泡消除罐側面中間偏下的部位開孔與出口管連接，入口管與預熱器連接，出口管與實驗裝置連接；在汽泡消除罐的頂部設置有冷凝器，冷凝水入口參數控制系統、冷凝水出口控制系統分別與冷凝器連接；在汽泡消除罐的頂部設置有排汽系統；在汽泡消除罐的頂部設置有溫度測量系統和壓力測量系統，在出口管的下游設置有流量計A。該系統可以高效消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡，避免熱工水力實驗中預熱器產生的汽泡進入實驗裝置內。
【專利說明】一種消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于反應堆熱工水力及安全【技術領域】，具體涉及一種消除預熱器產生的過 冷沸騰汽泡的實驗系統。
【背景技術】
[0002]在核能領域，沸騰傳熱和氣液兩相流得到廣泛的應用。由于沸騰傳熱和氣液兩相 流的多樣性和復雜性，半個多世紀以來，雖然人們不斷的探析沸騰傳熱和兩相流動機理，揭 示其基本規律，然而至今仍然有許多未知的物理現象和機理，有待于人們進一步探索。
[0003]從沸騰傳熱和氣液兩相流的發展歷程來看，理論發展還不成熟，主要依賴于實驗 研究，通過實驗研究，獲得基于實驗數據的經驗關系式或半經驗關系式，用來預測傳熱裝置 的熱工水力性能。在反應堆熱工水力實驗裝置設計時，為了提高實驗裝置進口溫度，使得實 驗裝置內進口參數能夠滿足模擬原形參數的相關要求，通常在實驗裝置之前設置預熱器。 為了提高預熱器的加熱效率和減小預熱器所占的布置空間，預熱器通常為直接加熱的直管 或彎管結構形式，然而，預熱器加熱后，容易使得加熱壁面局部區域出現過冷沸騰現象，產 生的汽泡直接進入了實驗裝置內，引入了不確定性因素，對于一些精確的熱工水力實驗，如 汽泡可視化實驗影響較大，甚至不能反映原形設計內的真實物理現象。因此，有必要在實 驗回路系統上設計一套過冷沸騰汽泡消除系統，在確保實驗裝置入口參數滿足要求的前提 下，消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡，對于反應堆熱工水力實驗研究以及原形設計驗證具 有重要意義。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種簡單易行的消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗 系統，在確保實驗裝置入口參數滿足要求的前提下，高效消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡， 避免熱工水力實驗中預熱器產生的汽泡進入實驗裝置內，引入不確定性因素，導致不能反 映原形設計裝置內的真實物理現象。
[0005]為達到上述目的，本發明所采取的技術方案為:
[0006]一種消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統，該系統包括汽泡消除罐、入口 管、冷凝器、冷凝水入口參數控制系統、冷凝水出口控制系統、排汽系統、溫度測量系統、壓 力測量系統、出口管、流量計A ;所述汽泡消除罐設置在預熱器的下游和實驗裝置的上游之 間，在汽泡消除罐側面中間偏上的部位開孔與入口管連接，在汽泡消除罐側面中間偏下的 部位開孔與出口管連接，入口管與預熱器連接，出口管與實驗裝置連接；在汽泡消除罐的頂 部設置有冷凝器，冷凝水入口參數控制系統、冷凝水出口控制系統分別與冷凝器連接；在汽 泡消除罐的頂部設置有排汽系統；在汽泡消除罐的頂部設置有溫度測量系統和壓力測量系 統，在出口管的下游設置有流量計A。
[0007]所述冷凝器通過固定銷與汽泡消除罐連接固定。
[0008]所述冷凝水入口參數控制系統根據冷凝水出口控制系統流出的冷卻水的溫度和流量，調節進入冷凝器的冷卻水的溫度和流量，冷卻水通過冷凝水入口參數控制系統進入 冷凝器，通過冷凝水出口控制系統流出。
[0009]所述排汽系統由與汽泡消除罐連通的若干管道及管道上設置的閥門組成。
[0010]所述溫度測量系統由與汽泡消除罐連通的管道及設置在管道上的溫度傳感器組 成。
[0011]所述壓力測量系統由與汽泡消除罐連通的管道及設置在管道上的壓力傳感器組 成。
[0012]本發明所取得的有益效果為:
[0013]本發明所述消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統可以高效的消除預熱器 產生的過冷沸騰汽泡，避免熱工水力實驗中預熱器產生的汽泡進入實驗裝置內，引入不確 定性因素，導致反應堆熱工水力實驗不能反映原形裝置內的真實物理現象；同時通過合理 的調節和監測消除罐內壓力和溫度參數以及出口管流量，確保實驗裝置的入口參數能夠滿 足原形設計輸入參數的要求，達到反應堆熱工水力實驗驗證的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發明所述消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統結構圖；
[0015]圖中:1、汽泡消除罐；2、入口管；3、冷凝器；4、固定銷；5、冷凝水入口參數控制系 統；6、冷凝水出口控制系統；7、排汽系統；8、溫度測量系統；9、壓力測量系統；10、出口管；
11、流量計A ; 12、流量計B ; 13、預熱器；14、實驗裝置。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0017]本發明所述消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統包括汽泡消除罐1、入口 管2、冷凝器3、固定銷4、冷凝水入口參數控制系統5、冷凝水出口控制系統6、排汽系統7、 溫度測量系統8、壓力測量系統9、出口管10、流量計All ；
[0018]所述汽泡消除罐I設置在預熱器13的下游和實驗裝置14的上游之間，用于使得 預熱器13產生的過冷沸騰汽泡在其內進行分離，以避免汽泡進入實驗裝置14內；在汽泡消 除罐I側面中間偏上的部位開孔與入口管2連接，在汽泡消除罐I側面中間偏下的部位開 孔與出口管10連接，入口管2與預熱器13連接，出口管10與實驗裝置14連接，這種高位 進、低位出的連接方式充分利用了汽泡受浮力作用更易向上運動這一特點，使得汽泡更易 于向汽泡消除罐I的上部空間聚集，從而提高汽泡消除罐I的除汽效率。
[0019]在汽泡消除罐I的頂部設置有冷凝器3，冷凝器3通過固定銷4與汽泡消除罐I連 接固定，預熱器13產生的過冷沸騰汽泡通過入口管2進入汽泡消除罐I的上部空間，聚集 在冷凝器3周圍。
[0020]冷凝水入口參數控制系統5、冷凝水出口控制系統6分別與冷凝器3連接，冷卻水 通過冷凝水入口參數控制系統5進入冷凝器3，最終通過冷凝水出口控制系統6流出；冷凝 水入口參數控制系統5根據冷凝水出口控制系統6流出的冷卻水的溫度和流量，調節進入 冷凝器3的冷卻水的溫度和流量，通過冷凝水入口參數控制系統5和冷凝水出口控制系統 6，可以合理調節冷卻水的溫度和流量，使得汽泡在汽泡消除罐I的頂部冷凝，確保汽泡消除罐I內的流體溫度不至于降低太多，從而達到實驗參數的要求。
[0021]在汽泡消除罐I的頂部設置有排汽系統7，用于快速排放汽泡消除罐I內的汽體， 避免汽泡消除罐I內由于汽體太多而導致壓力快速上升，危害實驗裝置14的安全性；排汽 系統7可由與汽泡消除罐I連通的若干管道及管道上設置的閥門組成，通過閥門的開閉排汽。
[0022]同時為了確保真正消除預熱器13產生的過冷沸騰汽泡，在汽泡消除罐I的頂部設 置有溫度測量系統8和壓力測量系統9，溫度測量系統8可由與汽泡消除罐I連通的管道及 設置在管道上的溫度傳感器組成，壓力測量系統9可由與汽泡消除罐I連通的管道及設置 在管道上的壓力傳感器組成；在出口管10的下游設置有流量計All ;通過觀察溫度測量系 統8和壓力測量系統9，可監測汽泡消除罐I內的溫度和壓力變化情況，進而判斷汽泡消除 罐I內是否還存在過冷沸騰汽泡；同時也可以通過監測預熱器前端的流量計B12和出口管 10下游的流量計All獲得的流量大小是否一致，判讀出是否真正消除了汽泡消除罐I內的 過冷沸騰汽泡。
[0023]實驗過程中，預熱器13產生的過冷沸騰汽泡通過入口管2進入汽泡消除罐I的上 部空間，聚集在冷凝器3周圍；通過冷凝水入口參數控制系統5合理調節冷凝水入口參數， 使得冷凝器3周圍的汽泡冷凝，從而消除頂部的汽泡；最終通過汽泡消除罐I頂部設置的溫 度測量系統8和壓力測量系統9，以及與出口管10連接的流量計All，判斷出是否真正消除 了汽泡消除罐I內的過冷沸騰汽泡。
[0024]在實驗過程中，如果預熱器13產生的氣體過多，導致汽泡消除罐I內的壓力迅速 上升，可緩慢打開汽泡消除罐I頂部的排汽系統7，釋放汽泡消除罐I內汽體,確保汽泡消除 罐I內壓力在合理范圍內。
【權利要求】
1.一種消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統，其特征在于:該系統包括汽泡消 除罐(I)、入口管(2 )、冷凝器(3 )、冷凝水入口參數控制系統(5 )、冷凝水出口控制系統(6 )、 排汽系統(7)、溫度測量系統(8)、壓力測量系統(9)、出口管(10)、流量計A (11);所述汽泡 消除罐(I)設置在預熱器(13)的下游和實驗裝置(14)的上游之間，在汽泡消除罐(I)側面 中間偏上的部位開孔與入口管(2)連接，在汽泡消除罐(I)側面中間偏下的部位開孔與出 口管(10)連接，入口管(2)與預熱器(13)連接，出口管(10)與實驗裝置(14)連接；在汽泡 消除罐(I)的頂部設置有冷凝器(3)，冷凝水入口參數控制系統(5)、冷凝水出口控制系統(6)分別與冷凝器(3)連接；在汽泡消除罐(I)的頂部設置有排汽系統(7);在汽泡消除罐(I)的頂部設置有溫度測量系統(8)和壓力測量系統(9)，在出口管(10)的下游設置有流量 計 A (11)。
2.根據權利要求1所述的消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統，其特征在于: 所述冷凝器(3 )通過固定銷(4 )與汽泡消除罐(I)連接固定。
3.根據權利要求1所述的消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統，其特征在于: 所述冷凝水入口參數控制系統(5)根據冷凝水出口控制系統(6)流出的冷卻水的溫度和流 量，調節進入冷凝器(3)的冷卻水的溫度和流量，冷卻水通過冷凝水入口參數控制系統(5) 進入冷凝器(3)，通過冷凝水出口控制系統(6)流出。
4.根據權利要求1所述的消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統，其特征在于: 所述排汽系統(7)由與汽泡消除罐(I)連通的若干管道及管道上設置的閥門組成。
5.根據權利要求1所述的消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統，其特征在于: 所述溫度測量系統(8)由與汽泡消除罐(I)連通的管道及設置在管道上的溫度傳感器組 成。
6.根據權利要求1所述的消除預熱器產生的過冷沸騰汽泡的實驗系統，其特征在于: 所述壓力測量系統(9)由與汽泡消除罐(I)連通的管道及設置在管道上的壓力傳感器組 成。
【文檔編號】B01D19/02GK103585795SQ201210291272
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月16日 優先權日:2012年8月16日
【發明者】徐建軍, 謝添舟, 黃彥平 申請人:中國核動力研究設計院