用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于识别高温颗粒‑水‑蒸汽三相动态变化的可视化装置，包括水箱、高温颗粒释放控制机构、氩气导管、氩气注气管、X射线产生和成像系统、光学高速摄像系统及控制器；水箱的侧壁为透明结构，水箱内盛有水，高温颗粒释放控制机构通过氩气导管与水箱的顶部相连通，氩气注气管与氩气导管相连通，X射线产生和成像系统及光学高速摄像系统位于水箱的外侧且正对水箱，控制器与高温颗粒释放控制机构的控制端、X射线产生和成像系统的控制端及光学高速摄像系统的控制端相连接，该装置能够精确观测分辨高温颗粒、蒸汽及水，以精确的获取高温颗粒的运动及变化轨迹。 1

【技术实现步骤摘要】
用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置
本专利技术涉及一种可视化装置，具体涉及一种用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置。
技术介绍
高温颗粒与冷却剂相互作用是核电站假想严重事故中的一个重要现象和过程。在以往的反应堆严重事故分析中，这种现象得到了大量的实验研究。核电站的蒸汽爆炸可能发生在高温颗粒与冷却剂相互作用过程中。一般认为，核电站的蒸汽爆炸是高温颗粒碎化、传热面积急剧增大，使得蒸发速率激增、引起的压力突增的现象。此外，高温颗粒与的相互作用过程还可能发生在冶金工业炼钢炉事故当中。因此，如何精确且稳定的获取高温颗粒的运动及其变化轨迹、蒸汽的动态产生过程及其产生量、高温颗粒周围蒸汽薄膜的厚度、水箱压力与温度等重要的研究信息是实验装置设计的重要依据。但是现有的识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置都无法精确地观测分辨高温颗粒与蒸汽、水，进而无法精确地获取关于高温颗粒的运动及其变化轨迹、高温颗粒周围的蒸汽薄膜等重要的研究信息。据检索，发现以下与本申请相关的公开专利的文献，具体公开内容如下：专利文献CN107393607A公开了一种反应堆堆芯熔融物与混凝土反应试验系统及方法，该系统包括内置混凝土试验件的实验部件，提供熔炼炉电源的中频电源柜，提供高温熔融物的熔炼炉，与熔炼炉连接的远程操控倾倒装置、熔融物石墨导流槽和冷却水回路；试验系统还包括配套的配电设备、仪控设备和数据测量采集设备；冷却水回路中，离心水泵驱动冷却水箱中的水依次流经中频电源柜和熔炼炉的冷却通道防止中频电源柜和熔炼炉中的感应线圈过温烧毁，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；另外，通过开展核反应堆堆芯熔融物与混凝土的反应试验，获得反应堆严重事故条件下的熔融物与混凝土反应的烧蚀特性数据，可用于反应堆的安全设计。专利文献CN103091349A公开了一种水与熔融金属相互作用动态过程可视化实验装置，包括：加热水箱，用于实验用水的存储以及保持所需温度；注水管，设置在加热水箱下端，并与加热水箱连接为一整体；反应容器，设置在注水管的下方，用于盛储熔融金属并对其加热；反应容器包括反应容器基座及加热板，加热板设置在反应容器基座的内部，反应容器基座上设有反应过程可视窗。可以调节实验所需水注入速度、水注入量以及水柱注入到水滴注入的转变，通过反应过程可视窗从外部对实验过程直接进行拍摄，在水与熔融金属相互作用过程中，可以同时对不透明的熔融金属液位上方与液位下方的反应过程进行观测，有助于对水与熔融金属相互作用类型和发生机理进行研究。专利文献CN103913544A公开了一种熔融物与冷却剂相互作用相关热工水力研究实验水箱，水箱主体用于冷却剂的进出和盛储，水箱主体外部设有热电偶和压力传感器，水箱主体的壁面上还设有可视窗，可视窗与水箱主体之间密封设置；加热装置设置于水箱主体的内部，用于对水箱内部冷却剂的加热和控温；提升机构与金属收集盘相连接，用于控制金属收集盘的提升和下降；金属收集盘设置于水箱主体内部，用于试验后金属的收集和金属颗粒大小的测量。通过对水注入量进行改变，实现可视化，并对温度和压力进行实时采集以及实验后金属颗粒的收集和颗粒大小的测量。实验过程中，可同时在四个方向对反应过程进行观测，有助于对熔融金属与冷却剂相互作用类型和发生机理进行研究。上述专利均不能精确地观测分辨高温颗粒与蒸汽、水，进而无法精确地获取关于高温颗粒的运动及其变化轨迹、高温颗粒周围的蒸汽薄膜等重要的研究信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置，该装置能够精确观测分辨高温颗粒、蒸汽及水，以精确的获取高温颗粒的运动及变化轨迹。为达到上述目的，本专利技术所述的用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置包括水箱、高温颗粒释放控制机构、氩气导管、氩气注气管、X射线产生和成像系统、光学高速摄像系统及控制器；水箱的侧壁为透明结构，水箱内盛有水，高温颗粒释放控制机构通过氩气导管与水箱的顶部相连通，氩气注气管与氩气导管相连通，X射线产生和成像系统及光学高速摄像系统位于水箱的外侧且正对水箱，控制器与高温颗粒释放控制机构的控制端、X射线产生和成像系统的控制端及光学高速摄像系统的控制端相连接。水箱的内侧面上及底部均设置有若干K型热电偶。水箱的内侧面上及底部的中心位置处均设置有若干压电式压力传感器。所述光学高速摄像系统包括第一高速摄像机及若干集束冷光源，其中，第一高速摄像机及各集束冷光源均正对水箱的侧壁，第一高速摄像机的控制端与控制器相连接。所述X射线产生和成像系统包括X射线光源管14、X射线转换器、图像增强器及第二高速摄像机，其中，其中，X射线光源管设置于水箱的侧壁上，X射线转换器正对水箱的侧壁，图像增强器与X射线转换器相连接，第二高速摄像机正对图像增强器，第二高速摄像机的控制端与控制器相连接。水箱的顶部连通有排空气管及排蒸汽管，其中，排空气管上设置有快速反应阀，排蒸汽管上设置有安全阀。氩气注气管上设置有阀门。氩气导管的长度为160mm，内径为18mm。设置于水箱内侧面上的各压电式压力传感器沿周向均匀布置。水箱的侧壁上设置有刻度线。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置在具体操作时，先向水箱顶部的密封空间内注入氩气，使水箱顶部的密封空间内充满氩气，再使高温颗粒释放控制机构释放出高温颗粒，所述高温颗粒经氩气导管掉落到水箱中，并与水箱内的水发生相互作用，在此过程中，通过X射线产生和成像系统及光学高速摄像系统同步进行图像采集，从而精确观测分辨出高温颗粒、蒸汽及水，以精确的获取高温颗粒的运动及变化轨迹，结构简单，操作方便，实用性极强。需要说明的是，本专利技术在释放高温颗粒之前，先使水箱顶部的密封空间内充满氩气，确保下落的高温颗粒完全不携带空气掉落到水中，以提高实验的确定性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为专利技术的侧视图。其中，1为高温颗粒释放控制机构、2为氩气注气管、3为阀门、4为控制器、5为X射线转换器、6为图像增强器、7为第二高速摄像机、8为氩气导管、9为排空气管、10为安全阀、11为排蒸汽管、12为集束冷光源、13为水箱、14为X射线光源管、15为压电式压力传感器、16为K型热电偶、17为光学高速摄像系统、18为X射线产生和成像系统、19为刻度线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1及图2，本专利技术所述的用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置包括水箱13、高温颗粒释放控制机构1、氩气导管8、氩气注气管2、X射线产生和成像系统18、光学高速摄像系统17及控制器4；水箱13的侧壁为透明结构，水箱13内盛有水，高温颗粒释放控制机构1通过氩气导管8与水箱13的顶部相连通，氩气注气管2与氩气导管8相连通，X射线产生和成像系统18及光学高速摄像系统17位于水箱13的外侧且正对水箱13，控制器4与高温颗粒释放控制机构1的控制端、X射线产生和成像系统18的控制端及光学高速摄像系统17的控制端相连接。水箱13的内侧面上及底部均设置有若干K型热电偶16；水箱13的内侧面上及底部的中心位置处均设置有若干压电式压力传感器15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于识别高温颗粒‑水‑蒸汽三相动态变化的可视化装置，其特征在于，包括水

【技术特征摘要】
1.一种用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置，其特征在于，包括水箱(13)、高温颗粒释放控制机构(1)、氩气导管(8)、氩气注气管(2)、X射线产生和成像系统(18)、光学高速摄像系统(17)及控制器(4)；水箱(13)的侧壁为透明结构，水箱(13)内盛有水，高温颗粒释放控制机构(1)通过氩气导管(8)与水箱(13)的顶部相连通，氩气注气管(2)与氩气导管(8)相连通，X射线产生和成像系统(18)及光学高速摄像系统(17)位于水箱(13)的外侧且正对水箱(13)，控制器(4)与高温颗粒释放控制机构(1)的控制端、X射线产生和成像系统(18)的控制端及光学高速摄像系统(17)的控制端相连接。2.根据权利要求1所述的用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置，其特征在于，水箱(13)的内侧面上及底部均设置有若干K型热电偶(16)。3.根据权利要求1所述的用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置，其特征在于，水箱(13)的内侧面上及底部的中心位置处均设置有若干压电式压力传感器(15)。4.根据权利要求1所述的用于识别高温颗粒-水-蒸汽三相动态变化的可视化装置，其特征在于，所述光学高速摄像系统(17)包括第一高速摄像机及若干集束冷光源(12)，其中，第一高速摄像机及各集束冷光源(12)均正对水箱(13)的侧壁，第一高速摄像机的控制端与控制器(4)相连接。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良星，王凯琳，张双宝，王华胜，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61