[发明专利]管壳式蒸汽发生器汽液两相流模拟系统及模拟方法

权利要求书

1.管壳式蒸汽发生器汽液两相流模拟系统，其特征在于，包括开环风路系统和闭环水路系统；

所述开环风路系统包括通过风道(07)依次连接的变频风机(01)、流量计(02)、电加热箱(03)、模拟装置(05)内的蒸发器(B)及尾气处理设备(06)，所述变频风机(01)连接于风道(07)的一端，所述尾气处理设备(06)连接于风道(07)的另一端；

所述闭环水路系统为由高温循环机(09)、模拟装置(05)内的冷凝器(A)、热电偶(010)及冷却装置(08)通过循环水管(011)按水流方向依次连接构成闭合回路。

2.根据权利要求1所述的管壳式蒸汽发生器汽液两相流模拟系统，其特征在于，所述电加热箱(03)外接有温度控制柜(04)；

所述尾气处理设备(06)内设置有测温元件；

所述高温循环机(09)为加热器和水泵的一体化设备。

3.根据权利要求2所述的管壳式蒸汽发生器汽液两相流模拟系统，其特征在于，所述测温元件为热电偶或热电阻。

4.根据权利要求1所述的管壳式蒸汽发生器汽液两相流模拟系统，其特征在于，所述模拟装置(05)包括冷凝器(A)和平行设置于冷凝器(A)下方的蒸发器(B)，所述冷凝器(A)和蒸发器(B)之间由上升管组(11)和下降管组(13)密闭相连。

5.根据权利要求4所述的管壳式蒸汽发生器汽液两相流模拟系统，其特征在于，所述冷凝器(A)包括透明冷凝器壳体(12)，所述透明冷凝器壳体(12)为水平设置的圆柱体，所述透明冷凝器壳体(12)左、右相对的两端面内侧均内嵌密封有小管板(6)，所述透明冷凝器壳体(12)内水平设置冷凝管束(7)，所述冷凝管束(7)的两端分别焊接于两侧的小管板(6)上，所述小管板(6)上覆盖冷凝管束(7)端部的位置处焊接有集水器(5)，一侧的小管板(6)上还分别焊接有气口(8)和进水接口(9)；

所述蒸发器(B)包括透明蒸发器壳体(10)，所述透明蒸发器壳体(10)为水平设置的圆柱体，所述透明蒸发器壳体(10)左、右相对的两端面内侧分别内嵌密封有大管板(2)，所述透明蒸发器壳体(10)内水平设置有蒸发管束(3)，所述蒸发管束(3)的两端分别与两侧的大管板(2)焊接，所述透明蒸发器壳体(10)一端的大管板(2)上覆盖蒸发管束(3)端部的位置处焊接有进口法兰件(1)，所述透明蒸发器壳体(10)另一端的大管板(2)上覆盖蒸发管束(3)端部的位置处焊接有出口法兰件(4)，所述蒸发管束(3)下方对应的透明蒸发器壳体(10)上设置有压力测口1#组(16)；

所述压力测口1#组(16)由多个口径相同的1#压力测口组成，沿出口法兰件(4)到进口法兰件(1)的方向，相邻两个1#压力测口之间的距离依次减小。

6.根据权利要求5所述的管壳式蒸汽发生器汽液两相流模拟系统，其特征在于，所述冷凝管束(7)由9根光管或9根波节管组成。

7.根据权利要求5所述的管壳式蒸汽发生器汽液两相流的模拟系统，其特征在于，所述上升管组(11)由多根管径不同、高度相同的管道组成，管道按烟气方向依次排列且管道的管径依次减小，相邻两管道之间的距离依次增大；

所述上升管组(11)的上端均以插入式胶接于所述透明冷凝器壳体(12)下端，且胶接处一侧均设置有3#压力测口；多个3#压力测口组成压力测口3#组(14)，所述上升管组(11)的下端均与所述透明蒸发器壳体(10)上端的内壁齐平胶接，且胶接处一侧均设置有2#压力测口，多个2#压力测口组成压力测口2#组(15)；

所述下降管组(13)由多根管径相同的弯曲管道组成，所述下降管组(13)的上端与所述透明冷凝器壳体(12)下端的内壁齐平胶接，所述下降管组(13)的下端与透明蒸发器壳体(10)下端的内壁齐平胶接。

8.根据权利要求7所述的管壳式蒸汽发生器气液两相流的模拟系统，其特征在于，所述上升管组(11)与所述下降管组(13)相间排布。

9.根据权利要求5、7或8所述的管壳式蒸汽发生器气液两相流的模拟系统，其特征在于，所述上升管组(11)与所述下降管组(13)均为透明管。

10.管壳式蒸汽发生器汽液两相流的模拟系统的模拟方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、向模拟装置(05)内冷凝器(A)的进水接口(9)内注入去离子水，并使注入模拟装置(05)内的水位超过下降管组(13)的上端；

步骤2、经步骤1后，由模拟装置(05)内冷凝器(A)的气口(8)向模拟装置(05)内部充气或抽气，使模拟装置(05)内满足带压条件，模拟装置(05)内的相对压力可在-70Kpa～20Kpa范围内变动；

步骤3、经步骤2调节好模拟装置(05)后，由蒸发器(B)的进口法兰件(1)和出口法兰件(4)相互配合，将蒸发器(B)连接于温度控制柜(04)与尾气处理装置(06)之间，形成开环风路系统；

步骤4、经步骤3连接好开环风路系统后，打开高温循环机(09)和冷却装置(08)，开启闭环水路系统；

步骤5、经步骤4开启闭环水路系统后，打开开环风路系统中的变频风机(01)，调节开环风路系统的风量，通过温度控制柜(04)调节开环风路系统中模拟装置(05)的进口风温，开环风路系统的风量为600m³/h～1200m³/h范围内变动，进风温度为120℃～400℃范围内变动；

步骤6、调节高温循环机(09)，改变模拟装置(05)的进口水温和水量，待蒸发器(B)和冷凝器(A)达到热量平衡；

步骤7、经步骤6，通过测量仪器将测量得到的数据记录到计算机上，具体测量仪器测量的数据如下：

运用PIV测量模拟装置(05)的壳侧汽液两相流速度场分布特征；

运用红外热像仪测量模拟装置(05)的蒸发管束(3)的温度梯度；

运用压力测量仪测量模拟装置(05)的压力测口1#组(16)、压力测口2#组(15)和压力测口3#组(14)之间的压降；

步骤8、重复步骤5～步骤7，直至满足多种热流密度梯度下研究汽液两相流过程；

步骤9、重复步骤2～步骤8，直至满足多种压力条件下研究汽液两相流过程；

步骤10、最后将测量得到的数据保存到计算机，并做好备份；关闭所有设备，试验结束。