一種用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括水箱本體、水箱底板、可更換的U型管、氣動(dòng)接頭和供氣裝置，所述水箱本體與水箱底板密封連接，水箱底板的中間位置設(shè)置凸臺(tái)，凸臺(tái)上設(shè)置數(shù)量與可更換的U型管數(shù)量對(duì)應(yīng)的U型管安裝孔，所述U型管安裝孔貫穿水箱底板及凸臺(tái)，可更換的U型管的一端密封插入在下端安裝氣動(dòng)接頭的U型管安裝孔里、另一端插入對(duì)應(yīng)的U型管安裝孔里且處于開放狀態(tài)，所述可更換的U型管壁面鉆有氣孔，氣動(dòng)接頭通過氣管與供氣裝置連接。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)模擬蒸汽發(fā)生器中U型管管壁上汽泡的產(chǎn)生、滑移、聚合等行為，組裝方便、氣孔孔徑可變，應(yīng)用范圍廣，研究工況多，經(jīng)濟(jì)性及可視化效果好。
【專利說明】一種用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在蒸汽發(fā)生器中，二回路冷卻劑在向上流動(dòng)的過程中被不斷加熱，在U型管上端，會(huì)有汽泡產(chǎn)生。汽泡的存在對(duì)蒸汽發(fā)生器內(nèi)的流動(dòng)、換熱特性都會(huì)產(chǎn)生影響。因此，對(duì)U蒸汽發(fā)生器中的汽泡行為進(jìn)行研究具有重要的工程意義。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)蒸汽發(fā)生器中的汽泡行為進(jìn)行了大量的研究:文獻(xiàn)“基于兩流體模型的蒸汽發(fā)生器熱工水力數(shù)值研究”利用CFD軟件對(duì)全尺寸蒸汽發(fā)生器中的熱工水力進(jìn)行了模擬，包括汽液兩相流動(dòng)沸騰和汽泡遷徙規(guī)律，提示了不同工況下蒸汽發(fā)生器一、二次側(cè)的汽液兩相分布和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)等關(guān)鍵參數(shù)的分布規(guī)律;文獻(xiàn)“Critical heat flux predict1n for water boiling invertical tubes of a steam generator”利用CFD軟件模擬了典型蒸汽發(fā)生器運(yùn)行工況下的沸騰行為，預(yù)測(cè)了臨界熱流密度，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較合。但是，以上文獻(xiàn)對(duì)蒸汽發(fā)生器U型管中汽泡行為的研究主要是利用數(shù)值計(jì)算手段，在所研究工況范圍之外的準(zhǔn)確性無法驗(yàn)證，數(shù)值模型不具備普遍適用性；而利用實(shí)驗(yàn)手段研究蒸汽發(fā)生器中汽泡行為成本太高，實(shí)現(xiàn)可視化更加困難，尚未檢索到相關(guān)文獻(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了提供一種成本低、可視化效果好的用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括水箱本體、水箱底板、可更換的U型管、氣動(dòng)接頭和供氣裝置，所述水箱本體與水箱底板密封連接，水箱底板的中間位置設(shè)置凸臺(tái)，凸臺(tái)上設(shè)置數(shù)量與可更換的U型管數(shù)量對(duì)應(yīng)的U型管安裝孔，所述U型管安裝孔貫穿水箱底板及凸臺(tái)，可更換的U型管的一端密封插入在下端安裝氣動(dòng)接頭的U型管安裝孔里、另一端插入對(duì)應(yīng)的U型管安裝孔里且處于開放狀態(tài)，所述可更換的U型管壁面鉆有氣孔，氣動(dòng)接頭通過氣管與供氣裝置連接。
[0005]本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0006]1.所述供氣裝置包括用氣管連接的止回閥、玻璃轉(zhuǎn)子氣體流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥和氣泵。
[0007]2.可更換的U型管數(shù)量大于等于兩根時(shí)，可更換的U型管由小到大、從中間至兩端次排列安裝，且下端安裝氣動(dòng)接頭的U型管安裝孔依次排列。
[0008]3.所述水箱本體、水箱底板和可更換的U型管的材料是透明的有機(jī)玻璃。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明則利用空氣泡模擬蒸汽泡來對(duì)蒸汽發(fā)生器中U型管上的汽泡行為進(jìn)行等效模擬，根據(jù)所要模擬的蒸汽發(fā)生器的大小設(shè)置合理尺寸的水箱及可更換的U型管的數(shù)量，應(yīng)用范圍廣；本發(fā)明中的可更換的U型管管壁上不同高度處鉆有氣孔，氣體流經(jīng)可更換的U型管時(shí)，會(huì)在氣孔處形成氣泡，即可以模擬蒸汽發(fā)生器中U型管壁面上不同高度的氣泡生成、脫離、滑移、聚合等現(xiàn)象；本發(fā)明中，可更換的U型管根據(jù)需要更換具有不同的氣孔位置、氣孔數(shù)量、氣孔尺寸的U型管，模擬工況范圍廣，經(jīng)濟(jì)性好；本發(fā)明中的水箱底板可更換，根據(jù)可更換的U型管管徑、管間距的變化而改變，模擬工況范圍廣，經(jīng)濟(jì)性好；本發(fā)明的水箱本體、水箱底板和可更換的U型管的材料是透明的有機(jī)玻璃，可視化效果好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明的水箱本體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是本發(fā)明的水箱底板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4是本發(fā)明的可更換的U型管的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015]實(shí)施案例一:結(jié)合圖1-圖4，本發(fā)明包括水箱本體8、水箱底板9、可更換的U型管
6、氣動(dòng)接頭和供氣裝置，所述水箱本體8與水箱底板9構(gòu)成水箱7且水箱本體8與水箱底板9密封連接，也即在水箱本體8與水箱底板9的連接處設(shè)置密封圈，保證裝置的密封性，在本發(fā)明中，水箱本體8的底部無底板，底部邊緣處向四周突出，突出部分鉆有孔，可以通過螺栓與水箱底板9連接；水箱底板9的中間位置設(shè)置凸臺(tái)10，凸臺(tái)10上設(shè)置數(shù)量與可更換的U型管6數(shù)量對(duì)應(yīng)的U型管安裝孔5，并且U型管安裝孔5貫穿水箱底板9及凸臺(tái)10，可更換的U型管6的一端密封插入在下端安裝氣動(dòng)接頭的U型管安裝孔里、另一端插入對(duì)應(yīng)的U型管安裝孔里且處于開放狀態(tài)，所述可更換的U型管6的壁面鉆有氣孔11，氣動(dòng)接頭通過氣管與供氣裝置連接，可更換的U型管6與U型管安裝孔5之間設(shè)置密封圈，保證裝置的密封性，可更換的U型管6的一端密封插入在下端安裝氣動(dòng)接頭的U型管安裝孔5里是指可更換的U型管6的一端插入到U型管安裝孔5里且有氣動(dòng)接頭旋入在該U型管安裝孔5的下端與可更換的U型管6接觸，氣動(dòng)接頭下接標(biāo)準(zhǔn)尺寸的氣管，氣管與供氣裝置連接，也即氣動(dòng)接頭通過氣管與供氣裝置連接。本發(fā)明所述的供氣裝置包括用氣管連接的止回閥4、玻璃轉(zhuǎn)子氣體流量計(jì)3、流量調(diào)節(jié)閥2和氣泵I。
[0016]本發(fā)明中的水箱本體8、水箱底板9和可更換的U型管6的材料是透明的有機(jī)玻璃，實(shí)驗(yàn)可視化效果好。
[0017]本發(fā)明的工作過程是以空氣泡模擬蒸汽泡，空氣經(jīng)氣泵I流經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥2、玻璃轉(zhuǎn)子氣體流量計(jì)3和止回閥4后從U型管安裝孔5進(jìn)入U(xiǎn)型管6，水箱7中裝載有水，U型管6浸沒在水中，可更換的U型管6的管壁上鉆有氣孔10，止回閥4可阻止水從氣孔10進(jìn)入U(xiǎn)型管6，從而進(jìn)入玻璃轉(zhuǎn)子氣體流量計(jì)3?？諝庠诹鹘?jīng)U型管6時(shí)，會(huì)在氣孔10處形成氣泡，當(dāng)氣泡體積增大到一定程度時(shí)，便會(huì)脫離氣孔，進(jìn)入水中，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽發(fā)生器中U型管所產(chǎn)生的汽泡進(jìn)行模擬，方便對(duì)汽泡行為的進(jìn)一步研究。
[0018]本發(fā)明的可更換的U型管上可根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)尺寸不同的氣孔，且多個(gè)氣孔處在不同的高度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同高度及不同大小的汽泡進(jìn)行模擬。
[0019]實(shí)施案例二:根據(jù)實(shí)施案例一所述的一種用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，本發(fā)明的可更換的U型管6的數(shù)量是一根時(shí)，可更換的U型管6直接插入到U型管安裝孔5里；當(dāng)可更換的U型管6數(shù)量大于等于兩根時(shí)，可更換的U型管6由小到大、從中間至兩端次排列安裝，且下端安裝氣動(dòng)接頭的U型管安裝孔5依次排列，也即最小的可更換的U型管安裝在最中間位置的兩個(gè)U型管安裝孔里，最大的可更換的U型管安裝在最兩端的兩個(gè)U型管安裝孔里，按大小排列安裝，并且下端安裝氣動(dòng)接頭的U型管安裝孔位于一側(cè)依次排列，另一側(cè)對(duì)應(yīng)的U型管安裝孔安裝的可更換的U型管則處于開放狀態(tài)。附圖1給出的是具有三個(gè)可更換的U型管，對(duì)應(yīng)的U型管安裝孔有六個(gè)、氣動(dòng)接頭及供氣裝置分別有三個(gè)的一種實(shí)驗(yàn)裝置。而在使用本發(fā)明的工作過程中，可更換的U型管的數(shù)量及尺寸可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要模擬的蒸汽發(fā)生器的大小以及水箱的大小進(jìn)行改變，能夠?qū)崿F(xiàn)模擬管束中大量汽泡的聚合行為，而在可更換的U型管6的不同高度處鉆有不同尺寸的氣孔，可以模擬蒸汽發(fā)生器中U型管不同高度處的汽泡行為。
【權(quán)利要求】
1.一種用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括水箱本體、水箱底板、可更換的U型管、氣動(dòng)接頭和供氣裝置，所述水箱本體與水箱底板密封連接，水箱底板的中間位置設(shè)置凸臺(tái)，凸臺(tái)上設(shè)置數(shù)量與可更換的U型管數(shù)量對(duì)應(yīng)的U型管安裝孔，所述U型管安裝孔貫穿水箱底板及凸臺(tái)，可更換的U型管的一端密封插入在下端安裝氣動(dòng)接頭的U型管安裝孔里、另一端插入對(duì)應(yīng)的U型管安裝孔里且處于開放狀態(tài)，所述可更換的U型管壁面鉆有氣孔，氣動(dòng)接頭通過氣管與供氣裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述供氣裝置包括用氣管連接的止回閥、玻璃轉(zhuǎn)子氣體流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥和氣栗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:可更換的U型管數(shù)量大于等于兩根時(shí)，可更換的U型管由小到大、從中間至兩端次排列安裝，且下端安裝氣動(dòng)接頭的U型管安裝孔依次排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述水箱本體、水箱底板和可更換的U型管的材料是透明的有機(jī)玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于模擬蒸汽發(fā)生器中汽泡行為的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述水箱本體、水箱底板和可更換的U型管的材料是透明的有機(jī)玻璃。
【文檔編號(hào)】G01M10/00GK104236851SQ201410498844
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】譚思超, 文靜, 付學(xué)寬, 孟濤, 王嘯宇, 朱子健 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)