[实用新型]一种超临界视窗实验系统

说明书

本实用新型公开了一种超临界视窗实验系统，包括顺序环状连接的冷凝器(1)、涡流流量计(2)、加热加压段(3)和工作段(4)，其中，涡流流量计(2)计量从冷凝器(1)中流出的水，该水流入加热加压段(3)后，经加热加压段(3)的加热加压作用转变为超临界状态，流入工作段(4)中进行颗粒模拟物质的运动观测，最终工作段中的水排放至冷凝器(1)冷凝后回收。本实用新型提供的超临界视窗实验系统可以用于研究超临界状态中的颗粒运动沉积规律，便于提出解决颗粒沉积的措施。该系统能够在工作条件下长期运行，有利于机械设备制造、热工水力方面的研究与应用。

技术领域

本实用新型属于能源发电与机械设备领域，具体涉及一种超临界视窗实验系统。

背景技术

超临界水，是指当气压和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的呈现高温高压状态的液体。

超临界火电技术由于参数本身的特点决定了超临界锅炉只能采用直流锅炉，在超临界锅炉内随着压力的提高，水的饱和温度也随之提高，汽化潜热减少，水和汽的密度差也随之减少。与超临界压力时的情况相同，当水被加热到相应压力下的相变点(临界温度)时即全部汽化。

变压运行的超临界直流锅炉在亚临界压力范围和超临界压力范围内工作时，都存在工质的热膨胀现象；并且在亚临界压力范围内可能出现膜态沸腾，在超临界压力范围内可能出现类膜态沸腾。蒸汽膜的绝缘性使热量交换变得很差，以致锅炉管壁壁面会达到很高的温度，而有烧毁的危险。

超临界直流锅炉要求汽水品质高，凝结水需进行100％除盐处理。因此，在汽包运行过程中，如果能够直观的看到加热管内发生的变化，有利于分析这些变化产生的原因，找出去除或减小这些不利影响因素的方法。

超临界水冷反应堆是六种第四代未来堆芯中唯一的水冷堆。超临界水冷反应堆通道独特而复杂，承受兆瓦级高热流密度和强核热反馈。清华大学、中国核动力院、华北电力大学等机构都曾搭建超临界水流动实验台架，但由于受到高温高压等实验技术的限制，只能采用数值模拟等非可视的方法，对超临界压力下的颗粒运动进行分析。

因此，超临界实验视窗系统对颗粒物运动的可视化，有利于研究颗粒物在超临界状态下的运动沉积规律，提出相应解决颗粒沉积的措施。

由于上述原因，本发明人对现有的技术进行改进，研究出一种超临界视窗实验系统。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种超临界视窗实验系统，包括依次连接的冷凝器、涡流流量计、加热加压段和工作段，通过加热加压将水变为超临界状态，利用高速摄像机拍摄工作段透明视窗内颗粒的运动状态，记录颗粒运动轨迹，从而完成了本实用新型。

具体来说，本实用新型的目的在于提供一种超临界视窗实验系统，该系统包括顺序环状连接的冷凝器、涡流流量计、加热加压段和工作段，其中，涡流流量计计量从冷凝器中流出的水，该水流入加热加压段后，经加热加压段的加热加压作用转变为超临界状态，流入工作段中进行颗粒模拟物质的运动观测，最终工作段中的水排放至冷凝器冷凝后回收。

其中，所述工作段包括圆环形的通道、入口管道和出口管道，入口管道的轴线与环形通道的对称轴平行，并设置于对称轴的任一侧；所述出口管道的轴线与通道的对称轴重合，并与入口管道的轴线平行。

在加热加压段中包括水压泵、稳压计和加热装置，水压泵与稳压计连接并向其泵水，稳压计将水压稳定在22.1-25MPa，水流入加热装置11；加热装置11加热流入其内的水，使水达到超临界状态。

所述冷凝器的出口管道与冷却水箱上端的入口管道连接，在冷却水箱下端的出口管道与冷却水泵的入口管道连接，冷却水泵的出口管道与冷凝器的入口管道连接；优选在冷凝器和冷却水泵之间还设置有涡流流量计，用以记录和调节冷却水的流量。