[发明专利]一种适用于多工质液相夹带研究的实验装置及实验方法

说明书

本发明提供一种适用于多工质液相夹带研究的实验装置及实验方法，包括T型管实验段、称重水箱、称重平台、离心泵、工质容器、风机以及相关管道，T型管实验段包括水平的主管段和竖直的支管段，工质通道和引风通道分别与主管段的液相入口和气相入口连接，支管段出口装有导流板，支管段与称重水箱连接，折流板安装在称重水箱内部，称重水箱置于称重平台上，主管段的出口与三个工质容器分别连接。本发明的实验装置可以为T型管内液相夹带起始点和稳态夹带过程的研究提供服务，具有快速切换实验工质的功能，可进行多种不同工质的液相夹带实验。此外，在实验方法中采用空气吹扫和两相冲洗结合的方法，有效节约了切换实验工质时消耗的冲洗工质。

技术领域

本发明涉及一种适用于多工质液相夹带研究的实验装置及实验方法，属于两相流实验设计领域。

背景技术

在核动力系统中T型结构十分常见，第三代核电厂AP1000中第四级自动泄压系统(ADS-4，Automatic Depressurization System-Fourth Stage)管线/非能动余热排出系统(PRHRS,Passive Residual Heat Removal System)管线与主管道的接管就是一种典型的T型结构。在核电厂失水事故下T型结构处可能发生液相夹带现象，并直接导致堆芯水装量减少，进而影响反应堆堆芯的安全。针对这种危险情况，需要通过搭建实验模拟装置进行深入研究，并建立相应的数据模型，为核电厂设计与安全分析提供参考。

专利201610224707.X公开了一种基于核电厂反应堆第4级自动降压系统的T型管夹带试验系统及方法，此发明装置能够进行蒸汽/水为工质的夹带试验，反映了反应堆中的情况，但是此发明难以对多种工质的情况进行对比实验。本领域人员容易想到的解决方法是直接多添加一个回路进行多工质的切换，并进行对比实验，但是如果缺乏对管道内部残余工质的清理功能，会使实验掺入杂质导致实验结果偏差过大的问题。因此需要设计一种既能够研究T型管夹带特性，又能轻易切换工质，回收工质并能够很好得解决工质残留问题的实验装置及实验方法。

发明内容

本发明的目的是针对核电厂反应堆系统的T型管内液相夹带特性而提供一种适用于多工质液相夹带研究的实验装置及实验方法，可应用于T型管内夹带起始点和稳态夹带过程的研究。

本发明的目的是这样实现的：包括T型实验段、称重平台、设置在称重平台上的称重水箱、工质容器A、工质容器B、工质容器C、风机，所述T型管实验段包括水平的主管段和竖直的支管段，工质容器A依次连接有第一离心泵、第一球阀、第一流量计、第六球阀，工质容器B依次连接第二离心泵、第三球阀、第二流量计、第五球阀，第五球阀、第六球阀均与主管段下方入口连通，所述风机依次连接有第十球阀、第三流量计，第三流量计通过管路与主管段上方入口连通，主管段出口通过第八球阀、第七球阀、第九球阀分别与工质容器A、工质容器B、工质容器C连通，在第一流量计、第二流量计、第三流量计出口的管路上均设置有热电偶和压力传感器，所述称重水箱内设置有折流板，所述支管段的上端伸入至称重水箱内且上端部设置有导流板。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.风机与第十球阀之间的管路上并联有第十一球阀，且第十一球阀的端部与大气相通，第一离心泵与第一球阀之间的管路上并联有第二球阀，第二球阀通过管路与工质容器A连通，第二离心泵与第三球阀之间的管路并联有第四球阀，第四球阀通过管路与工质容器B连通，工质容器A、第一离心泵及调节流量所用的第一球阀和第二球阀构成一号工质通道，工质容器B、第二离心泵及调节流量所用的第三球阀和第四球阀构成二号工质通道，风机、第十球阀、第十一球阀构成引风通道。

2.一种适用于多工质液相夹带研究的实验方法，包括所述的实验装置，步骤如下：

第一步：首先进行工质容器A内工质甲的液相夹带实验，打开第一球阀、第二球阀、第六球阀、第八球阀，关闭第三球阀、第四球阀、第五球阀、第七球阀、第九球阀，启动第一离心泵，调节第一球阀和第二球阀的开度，使一号工质通道达到初始液相流量；