專利名稱：強迫對流多功能液態(tài)介質實驗回路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)應用與科研領域中的實驗回路設計方案，具體是一種強迫 驅動液態(tài)介質對流運動的多功能實驗回路。
背景技術：
在工業(yè)應用領域中涉及到各種液態(tài)介質在管道中進行長距離傳輸(或者短距離 循環(huán)輸運)，如能源領域中的原油遠距離輸送、化工生產(chǎn)用的酸堿鹽、冶金行業(yè)用液 態(tài)金屬介質輸送與澆鑄、核工業(yè)領域液態(tài)金屬關鍵技術研究等。這些液態(tài)介質在傳 輸過程中會引起一系列問題，如介質流動對傳輸管道的沖蝕、介質溫度變化引起傳 輸管道熱應力作用下的腐蝕問題、不同介質在管道中的流動特性影響長距離傳輸效 率、介質流動所處的各種工況環(huán)境因素影響流動效率等。
因此，為了詳細開展上述關鍵技術問題研究，急需營造上述實驗環(huán)境，并設計 一套能夠單獨或者同時開展這些實驗環(huán)境下關鍵技術問題研究的實驗裝置。本發(fā)明 正是基于上述需求設計了一種強迫對流多功能液態(tài)介質實驗回路，為工業(yè)應用研究 和科研部門提供一種多用途的實驗研究平臺。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種強迫對流多功能液態(tài)介質實驗回路，能夠根據(jù)實驗目 的在不同實驗段中營造相應的實驗環(huán)境，開展關鍵技術問題的實驗研究。 本發(fā)明的技術方案如下
強迫對流多功能液態(tài)介質實驗回路，其特征在于主回路中串聯(lián)有動力支路， 動力支路由一個管路支路或多個并聯(lián)的管路支路組成，各管路支路中依次串聯(lián)有閥 門、動力泵、閥門，多個并聯(lián)的管路支路中動力泵供液方向相同；所述的動力支路
兩端并聯(lián)有一個旁路支路，所述的旁路支路中串聯(lián)有閥門；液態(tài)介質貯藏罐的出口
經(jīng)過閥門后接入到動力支路的進液端，所述的動力支路兩端分別連接有相互并聯(lián)的進液管道接口與回流管道接口 ，每一個進液管道接口與一個回流管道接口為一組， 各進液管道接口與回流管道接口均接有閥門， 一組進液管道接口與回流管道接口的 閥門之間用于接入不同的實驗段；所述的動力支路兩端還并聯(lián)有一個閥門與流量計 串聯(lián)的冷卻支路；所述的動力支路的進液端與進液管道接口閥門之間的管道中并聯(lián) 有由液態(tài)介質純化系統(tǒng)、閥門、流量計串聯(lián)構成的支路；所述的動力支路的出液端 與出液管道接口閥門之間的管道中串聯(lián)有流量計；所述的實驗回路布置對應于水平 面具有傾斜角，便于實驗結束或者事故狀態(tài)下液態(tài)介質依靠自身重力作用迅速回流 收集到貯藏罐中。
本發(fā)明利用動力泵作為裝置內液態(tài)介質流動的動力源，流量計實時測量介質的 流量大小，閥門控制回路中介質的流動走向與流量，并借助主回路上的旁路閥門準 確調節(jié)控制各實驗段中液態(tài)介質流量大小。
當進行液態(tài)介質高溫實驗時，利用冷卻支路引流主回路中的低溫介質去混合并 冷卻實驗段中流出的高溫介質，降低了能源消耗。
結合回路中的若干支路與實驗段接點，根據(jù)具體實驗需要擴展所需實驗段，在 液態(tài)介質回路中營造相應的實驗環(huán)境(如溫度場、應力場、磁場、流場等)，開展工 業(yè)應用與科研項目領域中有關液態(tài)介質關鍵技術問題研究。
在不影響主體回路中液態(tài)介質流動的情況下，主回路中并聯(lián)一套純化系統(tǒng)以分 流主回路中的介質流量，實現(xiàn)各個實驗段共用純化系統(tǒng)并連續(xù)運行的目的。該部分 流量的液態(tài)介質流經(jīng)純化系統(tǒng)后，利用各種金屬雜質濃度隨溫度的變化而逐漸析出 的原理進行雜質處理，以開展介質中雜質元素在線檢測與純化技術研究。
由于該實驗平臺可以實現(xiàn)多種實驗研究，對各個實驗段進行并聯(lián)設計，并通過 調節(jié)回路各實驗段閥門，實現(xiàn)各個實驗段并行實驗或者各自獨立實驗。
為了實現(xiàn)回路中液態(tài)介質的流動，在主回路管道上安置兩臺動力泵， 一臺正常 工作，另一臺備用，它們是整個回路中驅動介質流動的動力源。備用泵的主要目的 是保證液態(tài)介質回路在工作泵出現(xiàn)故障情況下可以啟動備用泵實現(xiàn)回路連續(xù)不間斷 運行。
利用流量計實時測量回路內介質的流量大小，并借助旁路支路中的閥門和動力 泵聯(lián)合控制介質的流量大小。
整個實驗回路各種參數(shù)測量與控制方式全部集成于一個測控系統(tǒng)，便于調試與根據(jù)實驗目的，當進行高溫液態(tài)介質實驗時，利用冷卻支路引流主回路中的低 溫介質去混合冷卻實驗段中流出的高溫介質，降低了回路結構材料在高溫液態(tài)介質 環(huán)境中的使用要求，并省去了冷卻器部件，降低了能源消耗。
整個實驗回路中貯藏罐處于最低點，在平面布局上回路中所有管道相對于地平 面傾斜一定的角度(25°)，便于實驗結束和事故發(fā)生時，整個回路中的液態(tài)介質依 靠自身重力作用迅速回流到貯藏罐中，以減小因意外突發(fā)事故可能造成的潛在危害。
整個回路系統(tǒng)采用管道外壁加熱和分段加熱方式對管道內的鋰鉛進行加熱，與 此同時，實驗管道同一截面上上設計多組多個熱電偶進行測溫，準確獲取回路各部 分的溫度分布情況。
附圖為本發(fā)明的實驗裝置工作原理圖。 圖中符號所示
具體實施例方式
參見附圖。強迫對流多功能液態(tài)介質實驗回路，其組成主要包括儲藏罐、動力
泵(Pl、 P2)、閥門、流量計(Ml、 M2、 M3)、實驗段、介質管道、純化系統(tǒng)、加 熱系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)等。
以實驗段一 (高溫實驗段)為例，整個回路的工作流程如下
(1) 根據(jù)實驗要求，依次打開閥門V2、 V3、 V6、 V7、 V13、 V14、 V15;
(2) 對整個系統(tǒng)進行預加熱；
(3) 打開閥門Vi，把貯藏罐中的液態(tài)介質壓入回路中，使得回路管道中充滿 介質，再關閉閥門Vn
(4) 啟動動力泵P1，驅動液態(tài)介質在回路中循環(huán)流動；
管道連接點
流量計(5) 對實驗段一進行再加熱，利用熱電偶實時測量液態(tài)介質溫度，使得實驗段 一中液態(tài)介質被加熱至實驗溫度；
(6) 調節(jié)閥門Vu的開度，實現(xiàn)實驗段一中的液態(tài)介質預定流量大小；
(7) 調節(jié)閥門Vb和Vm的幵度，實現(xiàn)分流主回路中介質部分流量，在純化支 路中進行雜質在線監(jiān)測與純化技術研究；
(8) 打開閥門V12，調節(jié)該閥門的開度，利用主回路中的一定流量的低溫介質 去混合冷卻實驗段一中流出的高溫介質，以降低回流到動力泵處的液態(tài)介 質溫度；
(9) 當實驗結束后，打開閥門各管道布置對應于水平面具有傾斜角，則 依靠管道傾斜角和液態(tài)介質自身的重力作用，所有介質全部收集到貯藏罐 中；
(10) 關閉所有閥門，停止加熱，結束實驗過程。 其它實驗段開展相應實驗的過程同上。
權利要求
1.強迫對流多功能液態(tài)介質實驗回路，其特征在于主回路中串聯(lián)有動力支路，動力支路由一個管路支路或多個并聯(lián)的管路支路組成，各管路支路中依次串聯(lián)有閥門、動力泵、閥門，多個并聯(lián)的管路支路中動力泵供液方向相同；所述的動力支路兩端并聯(lián)有一個旁路支路，所述的旁路支路中串聯(lián)有閥門；液態(tài)介質貯藏罐的出口經(jīng)過閥門后接入到動力支路的進液端，所述的動力支路兩端分別連接有相互并聯(lián)的進液管道接口與回流管道接口，每一個進液管道接口與一個回流管道接口為一組，各進液管道接口與回流管道接口均接有閥門，一組進液管道接口與回流管道接口的閥門之間用于接入不同的實驗段；所述的動力支路兩端還并聯(lián)有一個閥門與流量計串聯(lián)的冷卻支路；所述的動力支路的進液端與進液管道接口閥門之間的管道中并聯(lián)有由液態(tài)介質純化系統(tǒng)、閥門、流量計串聯(lián)構成的支路；所述的動力支路的出液端與出液管道接口閥門之間的管道中串聯(lián)有流量計；所述的實驗回路布置對應于水平面具有傾斜角，便于實驗結束或者事故狀態(tài)下液態(tài)介質依靠自身重力作用迅速回流收集到貯藏罐中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種強迫對流多功能液態(tài)介質實驗回路，主要包括儲藏罐、動力泵、閥門、流量計、實驗段、介質管道、純化系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)等。利用動力泵作為驅動液態(tài)介質流動的動力源；流量計實時測量裝置內液態(tài)介質的流量大??；閥門控制裝置中介質的流動走向與通斷；借助旁路閥門與動力泵以及流量計多方位控制回路中介質的流量大?。粚嶒灲Y束后依靠管道傾斜角和液態(tài)介質自身的重力作用，所有介質全部收集到貯藏罐中?？梢越Y合回路中的若干支路與實驗段接點，根據(jù)具體實驗需要擴展所需實驗段，在液態(tài)介質回路中營造相應的實驗環(huán)境(如溫度場、應力場、磁場、流場等)。該強迫對流多功能液態(tài)介質實驗回路能夠廣泛應用于工業(yè)應用和科研項目領域中開展相關的關鍵技術問題研究。
文檔編號G01N11/00GK101581657SQ200910117179
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月29日 優(yōu)先權日2009年6月29日
發(fā)明者劉松林, 吳宜燦, 勇 宋, 朱志強, 李春京, 柏云清, 鳴 金, 陳紅麗, 勝 高, 黃群英 申請人:中國科學院等離子體物理研究所