[发明专利]海洋条件下两层流体搅浑过程及传热特性可视化实验系统及方法

摘要

一种海洋条件下两层流体搅浑过程及传热特性可视化实验系统及方法，该系统包括可视化实验段，模拟海洋运动条件的海洋运动平台，用于拍摄两层流体的搅浑过程的高速摄像仪，用于储存实验工质的高位液体贮存箱，与可视化实验段相连接的废液罐以及冷却水回路；还包括配套的配电设备、仪控设备和数据测量采集设备；实验时，向可视化试验段注入实验工质，海洋运动平台驱动可视化实验段实现起伏、摇摆等运动；离心水泵驱动冷却水箱中的水流经可视化实验段中的冷却通道向可视化实验段提供冷却边界，被加热的冷却水经板式换热器和冷却塔恢复到初始水温后再返回冷却水箱；本发明获得海洋条件下反应堆发生严重事故后两层熔池的搅浑过程以及换热特性，可用于海洋条件下反应堆的安全设计。

主权项

1.一种海洋条件下两层流体搅浑过程及传热特性可视化实验系统，其特征在于：包括可视化实验段(1)，模拟海洋运动条件的海洋运动平台(2)，用于储存两种不互溶流体的第一高位液体贮存箱(12)、第二高位液体贮存箱(13)，与可视化实验段(1)相连接的废液罐(7)和冷却水回路，以及配套的配电设备(14)、仪控设备(15)、数据测量与采集设备(16)；可视化实验段(1)为半椭球状的二维切片结构，由前后两侧的透明的PC板，侧壁的不锈钢冷却通道，顶部的绝热盖板，以及布置在实验段内部的加热棒与热电偶构成；顶部绝热盖板固定在可视化实验段(1)上部，防止实验过程中实验段内液体的溅出，并起隔热作用；实验段前后两侧透明的PC板采用螺栓与侧壁的不锈钢冷却通道前后表面连接，透明的PC板与不锈钢冷却通道前后表面间填有金属垫片材料防止实验时实验工质泄露；实验段内部布置有加热棒模拟体积释热源，加热棒通过螺栓固定在可视化实验段(1)后侧的透明的PC板上；可视化实验段(1)顶部的绝热盖板底部连接有多点热电偶，用于实验段内温度场的测量；不锈钢冷却通道内壁面的两侧布置有热电偶，实验时根据热电偶所测得的温度与热电偶之间的距离计算得到实验段内流体向不锈钢冷却通道内壁面传递的热流量；可视化实验段(1)前侧透明的PC板的下部开设废液排出接口，实验过程中接口关闭，实验结束时通过接管与该接口相连，将可视化实验段(1)中的流体排出至废液罐(7)中；可视化实验段(1)固定在模拟海洋运动条件的海洋运动平台(2)上，实验时通过仪控设备(15)设置起伏或摇摆的加速度幅值以及周期来控制可视化实验段(1)进行起伏或摇摆运动；与可视化实验段(1)相连的第一高位液体贮存箱(12)和第二高位液体贮存箱(13)位于可视化实验段(1)的上部，实验时在重力作用下通过与可视化实验段1连接的软管以及第一出口阀(308)和第二出口阀(309)向可视化实验段(1)中注入模拟工质流体；第一高位液体贮存箱(12)和第二高位液体贮存箱(13)分别储存透明且不互溶的密度不同的两种流体；第一出口阀(308)和第二出口阀(309)用于调节注入流量；在可视化实验段(1)正前方架设高速摄像仪(8)，实验时设置好高速摄像仪(8)的拍摄高度、角度以及帧数，记录实验过程中可视化实验段(1)内部流体的流动过程；所述两种不互溶流体为乙醇‑水溶液。