高压汽液两相相分布特性实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高压汽液两相相分布特性实验装置，包括加热管，加热管垂直布置，加热管包括一出口和一进口，加热管上开设有探针孔；还包括通过探针孔插入加热管内的光学探针；加热管固定在六自由度平台上。本发明专利技术的优点在于，通过本发明专利技术能够测量运动状态下的局部相界面参数。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种高压汽液两相相分布特性实验装置，包括加热管，加热管垂直布置，加热管包括一出口和一进口，加热管上开设有探针孔;还包括通过探针孔插入加热管内的光学探针；加热管固定在六自由度平台上。本专利技术的优点在于，通过本专利技术能够测量运动状态下的局部相界面参数。【专利说明】高压汽液两相相分布特性实验装置
本专利技术涉及一种测量装置，尤其涉及一种用于汽液两相相分布的实验装置。
技术介绍
汽液两相流在能源动力、核能、石油、化工、制冷及航空航天等工业领域广泛存在。 汽液两相流动最为显著的特征之一就是时空尺度上局部参数分布的不均匀性，这一特性表 现为汽液两相物质共存和运动所造成的系统内部不同区域各相的份额、流动参数等均存在 差异。早期由于实验技术的制约，汽液两相流动的研究相对比较粗糙，在实验测量上主要针 对总体平均参数，理论分析也多局限在均相流模型，这相当于忽略了分布的不均匀性。 随着研究的深入，研究者发现仅仅对总体平均参数的了解是不够的，汽液两相流 动的不均匀性会严重影响流动、换热特性。特别值得指出的是，汽液两相流动局部参数及相 分布特性的研究对两相流数理模型的建立意义尤为重大。建立、验证及发展两流体模型均 需要两相流局部参数及其分布特性实验数据的支持。总之，两相流局部参数及其分布特性 的研究对于认清两相流动基本现象和规律，建立、验证及改进相关理论和模型非常重要。 汽液两相流与沸腾换热不仅存在于静止条件下的工业设备中，船舶及航空航天工 业领域也大量出现汽液两相流与沸腾换热，这些领域内的工况条件大多处于运动条件下。 例如，在飞机着陆时，机体处于倾斜状态；在海洋环境中，核动力及常规动力船舶舰艇将受 到风浪、洋流和暗涌的作用而产生非常复杂的运动状态。这些情况导致动力装置的工作状 况处于三维空间六自由度单一或多种模式迭加的非均匀变速运动条件下，产生时空瞬变的 外力场，动力设备中工质的两相流动换热特性可能会发生改变并直接影响动力装置的性 能，进而会严重影响装置安全运行及经济性。 但已有对汽液两相流局部相界面参数和相分布规律的结论都是基于静止条件下 获得的，其在运动条件下的适用性还尚待验证，对运动条件下汽液两相流相分布特性的认 识还停留在比较笼统的定性水平，特别是对于倾斜、摇摆及深潜等典型海洋运动条件对汽 液两相流局部相界面参数及相分布特性的影响机理缺乏研究，尚未形成系统的研究成果。 因此，对海洋运动条件下汽液两相流局部相界面参数及相分布特性开展研究是很有必要 的。 目前，实验研究工作都是局限在静止环境中，针对绝热条件下空气-水两相流动 系统开展的，采用探针法（电导探针或光学探针）对气液两相流动局部参数进行测量，探究 空气-水两相流动相分布特性。当前，缺乏能够获得不同运动环境及实现加热条件的汽液 两相流动相分布特性研究的实验装置。
技术实现思路
本专利技术的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种能够获得不同运动环境及实 现加热条件的高压汽液两相相分布特性实验装置。 本专利技术的目的通过以下技术方案实现： 高压汽液两相相分布特性实验装置，包括加热管，加热管垂直布置，加热管包括一出口 和一进口，加热管上开设有探针孔；还包括通过探针孔插入加热管内的光学探针；加热管 固定在六自由度平台上。 本专利技术在工作时，采用电加热方式加热加热管中的工质，产生汽液两相流，通过位 于探针孔中的光学探针测量局部相界面参数。 同时，在测量过程中，通过六自由度平台带动加热管运动，从而模拟三维空间六自 由度单一或多种模式迭加的非均匀变速运动条件下汽液两相流局部相界面的状态。 通过本专利技术能够测量运动状态下的局部相界面参数。 进一步的，所述加热管上开设有两个测压孔，其中一个测压孔位于所述探针孔上 方，另一个测压孔位于探针孔下方；还包括设置于测压孔中的测压组件。 为了获得用于分析两相流压降特性与相分布特性关系的热工参数，为了推导获得 截面平均空泡份额，并据此验证光学探针测量参数的准确性，设置用于测量局部压降的测 压组件。 进一步的，所述探针孔和所述测压孔的轴线与所述加热管的轴线垂直且相交。 探针孔和测压孔的轴线与加热管的轴线垂直，使得光学探针的测点位于加热管横 截面的直线上，从而得到更加准确的检测结果。 进一步的，还包括三个与所述加热管连接的导电铜排，其中一个导电铜排位于所 述探针孔的上方，另外两个导电铜排位于所述探针孔的下方。 选择上两个导电铜排时，光学探针位于加热段(过冷沸腾段）内，因此可获得过冷 沸腾参数。选择下两个导电铜排时，加热段为下两个导电排之间，光学探针位于加热段之 上，即两相流体流出加热段会冷凝，然后才接触光学探针，因此可获得冷凝参数。 进一步的，还包括第三法兰和第四法兰；第三法兰与所述探针孔连接，所述光学探 针贯穿第三法兰和第四法兰的内孔并通过所述探针孔插入所述加热管内；第三法兰和第四 法兰榫槽连接并通过螺栓紧固。 进一步的，所述第三法兰的内孔中设置有包围所述光学探针外表面的绝缘石英 管；所述第三法兰和所述第四法兰的榫槽连接处设置有法兰绝缘片。 进一步的，所述第四法兰的内孔中设置有0型密封圈。 设置0型密封圈，起密封效果，防止加热管内的工质泄漏。 进一步的，还包括与所述光学探针连接的步进驱动装置。 步进驱动装置驱动光学探针在加热管的径向方向上移动，从而测量不同位置的相 界面参数。 进一步的，还包括设置于所述加热管的进口和出口处的测温组件。 测温组件用于测量进出口温度，用于两相流流动传热实验中热平衡分析及热工参 数对相分布特性的影响分析。 进一步的，还包括支撑板，支撑板固定在所述六自由度平台上；所述加热管的上端 固定在支撑板上；所述加热管的下端连接有滑动导向块，支撑板上固定有滑动导向槽，滑动 导向块设置于滑动导向槽中。 在加热的工况下，加热管的轴线长度会不可避免的增大，为了适应加热管轴向长 度的变化，加热管的底部采用活动连接固定在支撑板上。加热管的轴向长度变化时，滑动导 向块在滑动导向槽内垂直滑动，而不产生横向移动，从而保证运动条件下本实验装置的稳 定性。 综上所述，本专利技术的优点和有益效果在于： 1. 通过本专利技术能够测量运动状态下的局部相界面参数； 2. 探针孔和测压孔的轴线与加热管的轴线垂直，使得光学探针的测点位于加热管横截 面的直线上，从而得到更加准确的检测结果； 3. 本专利技术设置三个导电铜排，从而能够测量冷凝参数和过冷沸腾参数，适用范围广； 4. 本专利技术能够适应加热管长度的变化，从而保证运动条件下本实验装置的稳定性。 【专利附图】【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术的实施例，下面将对描述本专利技术实施例中所需要用到的 附图作简单的说明。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对 于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据下面的附图，得到其 它附图。 图1为本专利技术的结构示意图； 图2为本专利技术的A处结构示意图； 其中，附图标记对应的零部件名称如下： 1-实验段法兰，2-螺栓，3-螺母，4-螺母绝缘垫片，5-金属垫片，6-法兰绝缘垫片， 7_光学探针，8-步本文档来自技高网...

【技术保护点】
高压汽液两相相分布特性实验装置，其特征在于：包括加热管（10），加热管（10）垂直布置，加热管（10）包括一出口和一进口，加热管（10）上开设有探针孔；还包括通过探针孔插入加热管（10）内的光学探针（7）；加热管（10）固定在六自由度平台（21）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍伟，徐建军，谢添舟，陈炳德，黄彦平，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51