[发明专利]一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪及方法

说明书

本发明公开了一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪及方法，属于实验设备领域。热工自然循环实验仪中的无级流速调节装置中，在流速调节管上设有进流口和出流口；且沿流速调节管内流体流动方向，进流口不位于出流口的上游；进流口和出流口分别与第一水箱相连构成第一循环回路，第一水泵为调速水泵。通过调节水泵可改变进水流速，在流速调节管内实现水塞效应，从而实现对热工自然循环实验仪中流体的流速调节。另外，本发明还可以循环管路的顶部开口并外接排气补水装置，用于定期抽吸循环管路中产生的气体并补充流体的损耗。本发明的无级流速调节装置能够根据实际需要，将热工自然循环实验仪中的流体流速调节至所需值，实现无级变速调节。

技术领域

本发明属于实验仪器领域，具体涉及一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪及方法。

背景技术

热工自然循环实验仪是一种用于模拟核反应堆中的自然循环过程的试验仪器。所谓自然循环，是指在闭合回路里不依赖外界动力源，仅仅利用冷热流体之间的密度差和高低位差产生的驱动压力，克服沿程管道的局部阻力、摩擦阻力等之后，形成的一种循环流动。

在此类热工自然循环实验仪中，需要模拟不同流速下的运行工况，因此需要对其中的管内流速进行调节。传统的流速调节是通过阀门来实现的，但是由于自然循环流动形成的流速较小，普通阀门的流量曲线又很难保证是线性的，因此采用普通阀门实现准确的低流速控制较为困难。而专用的阀门较为昂贵，针对仅用于试验的热工自然循环实验仪而言，其造价成本过高，难以推广使用。因此，如何实现热工自然循环实验仪中低流速下的流速控制，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪及方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其包括循环管道、冷却器、流速测量装置、无级流速调节装置、加热器和排气补水装置；

所述循环管道由顶部水平管、底部水平管和两条侧部竖向管首尾相连而成；所述冷却器和加热器分别布置于两条侧部竖向管上，循环管道内的流体流经冷却器和加热器，在管内形成密度差实现流体的自然循环；

所述流速测量装置设置于循环管道上，用于测量管内流体的流速；

所述无级流速调节装置包括第一水箱、流速调节管、进流口、出流口和第一水泵，所述流速调节管连接于所述循环管道中，流速调节管上设有进流口和出流口；且沿流速调节管内流体流动方向，进流口不位于出流口的上游；进流口和出流口分别与第一水箱相连构成第一循环回路，且第一循环回路上设有驱动第一水箱内流体不断注入进流口而出流口中的流体不断回到第一水箱的第一水泵，所述第一水泵为调速水泵；

所述排气补水装置用于排出所述顶部水平管中蓄积的水汽并补足管内水的损耗。

作为优选，所述的排气补水装置包括排气管、第二水箱、文丘里管、第二水泵、连接管路和第三水箱；所述第二水泵、文丘里管和第三水箱通过连接管路首尾相连形成第二循环回路，第二循环回路与第三水箱的接口均位于液面以下；所述排气管连接于所述顶部水平管中，排气管的顶部设有带阀门的顶部接口，排气管的底部设有带阀门的底部接口，所述底部接口通过管道接入第二水箱的液面下方，所述顶部接口通过管路连接所述文丘里管的喉管段。

作为优选，所述第一水泵为无级变频调速水泵。

作为优选，所述流速测量装置为文丘里流速测量装置。

作为优选，还包括温度测量装置，温度测量装置由位于所述冷却器和加热器前后端的4个温度探头以及与4个温度探头相连的温度巡检仪组成。

作为优选，还包括排空阀，排空阀设置于所述底部水平管的底部。