[发明专利]自然循环系统不稳定流动的沸腾临界实验装置及控制方法

权利要求书

1.自然循环系统不稳定流动的沸腾临界实验装置，其特征是，包括顺次连接且形成自然循环回路的沸腾临界实验本体(101)、换热器(102)、流量调节阀(103)、加热器(105)；自然循环回路通过波动幅值调节阀(107)外接有稳压器(108)，稳压器(108)配置有排气开关阀(109)、充气开关阀(110)、排水开关阀(111)、充水开关阀(112)；

所述流量调节阀(103)与加热器(105)之间的管路设有单向流量计(104)，波动幅值调节阀(107)远离稳压器(108)的管路设有双向流量计(106)；

所述沸腾临界实验本体(101)入口的自然循环流量的波动幅值调控过程具体为：

保持沸腾临界实验本体(101)入口的温度、压力、自然循环平均流量以及自然循环流量的波动周期不变；

通过增加波动幅值调节阀(107)的开度使得通过波动管的双向周期流量幅值增加，从而增加自然循环流量的波动幅值；

或，通过减小波动幅值调节阀(107)的开度使得通过波动管的双向周期流量幅值降低，从而降低自然循环流量的波动幅值；

所述沸腾临界实验本体(101)入口的自然循环流量的波动周期调控过程具体为：

保持沸腾临界实验本体(101)入口的温度、压力、自然循环平均流量以及自然循环流量的波动幅值不变；

同时开启排水开关阀(111)、充气开关阀(110)，通过增加稳压器(108)的气空间以延长稳压器(108)内压力上升或下降的时间，实现延长自然循环回路和稳压器(108)的波动周期，进而增加自然循环流量的波动周期；当自然循环流量的波动周期达到第一预设值后，同时关闭排水开关阀(111)和充气开关阀(110)；

同时开启排气开关阀(109)、充水开关阀(112)，通过减小稳压器(108)的气空间以缩短稳压器(108)内压力上升或下降的时间，实现减小自然循环回路和稳压器(108)的波动周期，进而降低自然循环流量的波动周期；当自然循环流量的波动周期达到第二预设值后，同时关闭排气开关阀(109)和充水开关阀(112)。

2.根据权利要求1所述的自然循环系统不稳定流动的沸腾临界实验装置，其特征是，所述加热器(105)和流量调节阀(103)均设置在换热器(102)的输出端与沸腾临界实验本体(101)的输入端之间的管路；波动幅值调节阀(107)的一端连接在换热器(102)、流量调节阀(103)之间的管路。

3.自然循环系统不稳定流动的沸腾临界实验控制方法，其特征是，该方法应用于如权利要求1-2任意一项所述的自然循环系统不稳定流动的沸腾临界实验装置，包括以下步骤：

S1：自然循环回路建立后增加沸腾临界实验本体(101)的加热功率，沸腾临界实验本体(101)的出口升温产生的蒸汽在压力差作用下于自然循环回路、稳压器(108)之间来回流动，形成自然循环系统流动不稳定过程；

S2：调控自然循环系统流动不稳定过程中沸腾临界实验本体(101)入口的不同热工参数，模拟不同热工参数对自然循环系统流动不稳定过程中的临界热流密度影响过程；热工参数包括温度、压力、自然循环平均流量以及自然循环流量的波动周期和波动幅值。

4.根据权利要求3所述的自然循环系统不稳定流动的沸腾临界实验控制方法，其特征是，在步骤S1中，所述自然循环系统流动不稳定过程的形成过程具体为：

S101：自然循环回路建立后，逐渐增加沸腾临界实验本体(101)的加热功率，沸腾临界实验本体(101)出口流体的温度逐渐上升；当出口温度达到饱和时，沸腾临界实验本体(101)出口产生蒸汽；

S102：蒸汽产生后，自然循环回路的压力上升，部分流体流入稳压器(108)，自然循环回路的压力下降；

S103：流体进入稳压器(108)后，稳压器(108)的气空间被压缩，稳压器(108)压力也开始上升；当稳压器(108)的压力大于自然循环回路的压力，流体开始从稳压器(108)流回自然循环回路；

S104：稳压器(108)和自然循环回路的流体来回波动，自然循环回路的流量周期波动，形成稳定的自然循环系统流动不稳定过程。