[发明专利]一种用于均匀加气的气液两相掺混装置

说明书

本发明涉及一种用于均匀加气的气液两相掺混装置。本发明的目的是解决现有技术在进行气液两相流动特性研究，缺乏能够向输送管路的液体中均匀加气试验装置的技术问题，以及由其导致的火箭液氧煤油发动机离心泵水力性能、汽蚀性能研究试验中，难以向即将送入离心泵输液管路中的液体中均匀加气、导致研究试验难以开展的技术问题，提供一种用于均匀加气的气液两相掺混装置，可将气体均匀地加入到流动的液体中。该装置利用安装于输送管路上的一对法兰安装掺混段和观察段，掺混段利用安装件将带有多个轴向孔的环形管安装在管路内，并向环形管内通气，从而将气体均匀地逆向加入流道内的液体中，通过观察段可观察气液两相的掺混效果。

技术领域

本发明涉及一种气液混合装置，具体涉及一种用于均匀加气的气液两相掺混装置。

背景技术

气液两相流是多相流中最常见的流动形态，经常会出现在石油化工、水利运输、核电站工程以及航空航天领域的输送管路中。在液体输送过程中，液体中有时会夹带管路中的气体，从而产生夹气，造成输送管路中液体流量下降、振动加剧等异常现象，因此需要进行气液两相流动特性的研究，模拟气液两相掺混过程，以得到两相流在输送管路或是离心泵内的流动特性，但现有技术中缺乏一种能够向输送管路的液体中均匀加气的装置。

以火箭液氧煤油发动机离心泵水力性能、汽蚀性能研究试验为例，当发动机储箱中的推进剂快要耗尽时，会产生夹气，这时发动机离心泵的水力性能和汽蚀性能均会大幅下降，使得发动机的总推力线产生偏移，对箭体到达预定轨道产生较大干扰。为了提高发动机的可靠性，需要对其离心泵进行含有游离气体推进剂的性能研究，即需要对液氧煤油发动机的离心泵在不同含气量的体积比下，进行水力性能、汽蚀性能试验研究，以暴露出离心泵进液时的潜在不稳定环节，但该研究试验的进行受限于未找到能够向输送管路的液体中均匀加气的装置。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术在进行气液两相流动特性研究，模拟气液两相掺混过程，以得到两相流在输送管路或是离心泵内的流动特性时，缺乏能够向输送管路的液体中均匀加气试验装置的技术问题，以及由其导致的火箭液氧煤油发动机离心泵水力性能、汽蚀性能研究试验中，难以向即将送入离心泵输液管路中的液体中均匀加气、导致研究试验难以开展的技术问题，提供一种用于均匀加气的气液两相掺混装置，可将气体均匀地加入到流动的液体中。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：

一种用于均匀加气的气液两相掺混装置，其特殊之处在于：包括安装于输送管路上、且位于输送管路自带压力表之前的上法兰和下法兰，以及安装于上法兰和下法兰之间的掺混段和观察段；

所述掺混段包括环形管、通过在中心开设第一通孔套设于环形管外侧的安装件、多个连接管和多个连接直通；

所述环形管朝向上法兰一侧的端面上沿圆周均匀开设有多个轴向孔，朝向安装件的侧面上沿圆周均匀开设有多个径向孔；

所述安装件上开设有多个与所述径向孔一一对应的第二通孔；

每个连接管设置在环形管与安装件之间，用于一个第二通孔的内侧端口与一个径向孔之间的连通；

每个连接直通设置在安装件的外侧，位于一个第二通孔的外侧端口处；

所述安装件安装于上法兰下部，所述观察段安装于安装件与下法兰之间。

进一步地，为了在均匀加气的同时，得到不同含气率下的两相流，所述多个轴向孔总的有效截面积由以下公式确定：

Δp＝P₁-P₂

其中，

P₁为连接直通处气体的绝对压力，单位为MPa；

P₂为输送管路自带的压力表测得的绝对压力，单位为MPa；