[发明专利]一种适用于低温气液两相掺混的可视化试验装置

说明书

技术领域

本发明属于气液两相流领域，具体涉及一种适用于低温气液两相掺混的可视化试验装置。

背景技术

低温两相掺混装置是一种在低温流体工质的情况下，提供气液两相掺混的试验装置。

随着航天和超导等高科技领域的技术发展，低温流体的使用越来越广泛；而低温流体在使用过程中必然存在气液两相流动；为安全高效的利用低温流体，低温气液两相流的研究变得愈发重要。低温气液两相流的研究方法主要有数值模拟和试验分析两种。由于低温气液两相流动的复杂性，准确的数值模拟低温气液两相流动是非常困难的，所以试验分析的方法是国内外在该领域的主要研究手段。因低温流体的特殊性，试验分析的难度较大。目前可视化的方法只应用到简单的低温流体气化即核态沸腾部分的研究。为了开展低温流体气液两相掺混的可视化试验，目前没有适用的可视化装置，因此需要一种适用于低温气液两相掺混的可视化试验装置。

发明内容

本发明针对现有可视化装置的问题和低温流体的特性，提出了一种适用于低温气液两相掺混的可视化试验装置。

一种适用于低温气液两相掺混的可视化试验装置，包括上接管嘴、下接管嘴、气体接入管、上密封法兰工装、下密封法兰工装、连接螺杆、内层玻璃管、外层玻璃管和抽真空管。

所述内层玻璃管、外层玻璃管通过径向密封的方式与上密封法兰工装、下密封法兰工装连接；上密封法兰工装、下密封法兰工装通过连接螺杆紧固连接；上接管嘴、气体接入管焊接在上密封法兰工装上，上接管嘴与内层玻璃管上端口直接连通，气体接入管通过上密封法兰工装上的气体接入孔和集气环连通到内层玻璃管上的进气孔；下接管嘴、抽真空管焊接在下密封法兰工装上，下接管嘴与内层玻璃管下端口直接连通，抽真空管和环形区域连通，所述的环形区域是指内层玻璃管和外层玻璃管之间的空间。

所述的上密封法兰工装和内层玻璃管的接触端面、上密封法兰工装和外层玻璃管的接触端面、下密封法兰工装和内层玻璃管的接触端面、下密封法兰工装和外层玻璃管的接触端面上，均采用密封垫圈做缓冲。在内层玻璃管分别与上密封法兰工装和下密封法兰工装的径向密封位置设置密封圈；在外层玻璃管分别与上密封法兰工装和下密封法兰工装的径向密封位置设置密封圈。

本发明的优点和积极效果在于：

(1)内外层玻璃管采用石英玻璃，两端采用径向密封方式和上下密封法兰工装连接，拆装方便。

(2)内层玻璃管的进气孔采用钻孔方式代替支管焊接方式，加工简单，且避免了进气管的焊接造成的精度难控制、以及在安装过程中进气支管易断裂的问题，安装更简单可靠。

(3)实际使用过程中，只需更换不同类型的内层玻璃管，例如改变内层玻璃管进气孔角度、进气孔数量等，以实现不同掺混工况。

(4)上密封法兰工装在内层玻璃管的进气孔位置采用了集气环的设计，气流在两个进气孔间的分配更均匀，且在内层玻璃管安装时无须对准上密封法兰工装的气体接入口，减小了安装难度。

(5)内外层玻璃管间设有抽真空管，在试验时与真空泵连接以对此空间抽真空，避免在低温下壁面结霜影响观察的问题。

附图说明

图1是本发明的试验装置结构示意图；

图1A是本发明中密封圈的安装位置放大示意图；

图2是本发明中上密封法兰工装的结构示意图；

图2A是本发明中上密封法兰工装的剖面结构示意图；

图3是本发明中下密封法兰工装的结构示意图。

图中：

1-上接管嘴2-气体接入管3-上密封法兰工装

4-连接螺杆5-内层玻璃管6-外层玻璃管

7-密封垫圈8-密封圈9-下密封法兰工装

10-抽真空管 11-下接管嘴 12-环形区域

13-集气环 501-进气孔

301-中心通孔A 302-气体接入孔303-螺栓孔A

901-中心通孔B 902-抽真空孔903-螺栓孔B

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种适用于低温气液两相掺混的可视化试验装置，所述的低温一般是指温度范围从20K至90K范围内的低温液体，例如液氧、液氮和液氢等。所述的可视化试验装置如图1所示，主要包括上接管嘴1、下接管嘴11、气体接入管2、上密封法兰工装3、下密封法兰工装9、连接螺杆4、内层玻璃管5、外层玻璃管6和抽真空管10，还包括密封垫圈7和密封圈8。