一种应用于诱导轮空化实验的压力控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种应用于诱导轮空化实验的压力控制系统及方法，通过系统可实现增压、减压和除气三种功能，通过除气降低实验系统回路中水的含气量，减小含气量对空化发生的影响，同时在含气量水平较低的条件下实现增压或减压，提升了空化实验的可信度。本系统包括气囊、储水箱、除气罐、增压单元、减压单元和除气单元；所述增压单元通过向对气囊充入高压气，气囊体积膨胀，实现对储水箱的增压；所述减压单元通过逐步将气囊中气体排出，降低气囊的压力使气囊体积缩减，实现对储水箱的减压；所述除气单元、储水箱和除气罐实现连通循环，储水箱中的水经除气罐过滤析出气体，除气单元在除气罐内制造低压环境，将析出气体排出，实现对储水箱中水的除气。水箱中水的除气。水箱中水的除气。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于诱导轮空化实验的压力控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种应用于诱导轮空化实验的压力控制系统，可通过该压力控制系统为泵空化实验系统循环回路提供满足实验要求的压力和含气量。

技术介绍

[0002]空化是指环境压力低于饱和蒸汽压时液体发生的相变现象，其初生过程不仅取决于环境压力，还与液体中已溶于和不溶于液体中的气体含量、表面张力、粘性等因素有关。其中已溶于和不溶于液体中的气体含量对空化的发展和诱导轮空化性能有较大影响，这些气体在低压区会析出来且其体积会增大，成为诱发空化初生的空化核子，促进空化的发生，因此在开展以水为介质的空化实验时，需合理控制液体中的含气量，以减小其对实验效果的影响。传统泵水力实验系统直接通过高压气源向储水箱增压，因此压力升高的同时会导致溶于和不溶于水中气体的含量显著增加。同时由于不具备除气装置，实验段的来流中通常含有一定量的溶解气体同样可能成为诱发空化初生的空化核子，促进空化初生，因此这种实验系统不能准确获得被实验产品的汽蚀性能。

技术实现思路

[0003]为了减小空化实验过程中实验系统增压系统导致含气量增大对被试产品汽蚀性能的影响，本专利技术提供了一种应用于诱导轮空化实验的压力控制系统，通过该系统可实现诱导轮空化实验中增压、减压和除气三种功能。通过除气降低实验系统回路中水的含气量，减小含气量对空化发生的影响，同时在含气量水平较低的条件下实现增压或减压，提升了空化实验的可信度。
[0004]在实验系统的储水箱内部安装塑胶气囊，与高压气源相连，通过气囊内压力(体积)的变化实现对储水箱的增压和减压；同时储水箱连接有除气循环回路，可在正式开始实验前，对储水箱中的水进行除气，通过对回路的优化设计，将增压、减压和除气功能集中于一体，通过不同阀门和泵组的配合实现不同的调节功能。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种应用于诱导轮空化实验的压力控制系统，其特殊之处在于：包括气囊1、储水箱2、除气罐3、增压单元、减压单元和除气单元；
[0007]所述气囊1设置在储水箱2内且位于顶部，气囊1与高压气通路7连通；
[0008]所述除气罐3与储水箱2连通，除气罐3用于使罐中水的气体析出；
[0009]所述增压单元与气囊1相连，通过向对气囊1充入高压气，使得气囊1体积膨胀，并对储水箱2内的水进行挤压，完成对储水箱2的增压；
[0010]所述减压单元与气囊1相连，通过逐步将气囊1中气体排出，降低气囊1的压力使气囊1体积缩减，完成对储水箱2的减压；
[0011]所述除气单元、储水箱2和除气罐3实现连通循环，储水箱2中的水经除气罐3过滤析出气体，除气单元在除气罐3内制造低压环境，将析出气体排出，完成对储水箱2的除气。
[0012]进一步地，所述除气罐3包括罐体30、喷嘴31、挡板32、圆筒37、隔板36、溶氧仪38；
[0013]所述罐体30上设置有入水口33和出水口34；
[0014]所述隔板36设置在罐体30内，且将罐体30隔为下腔体301和上腔体302；
[0015]所述入水口33与下腔体301连通，出水口34与上腔体302下部连通；
[0016]所述圆筒37下端面与隔板36连接；
[0017]所述喷嘴31连通下腔体301和圆筒37且喷口朝向圆筒37；
[0018]所述挡板32设置在圆筒37的上端面，挡板32上设有多个过滤孔；
[0019]所述溶氧仪38设置在上腔体302内，且伸出罐体30。
[0020]进一步地，所述喷嘴31的内孔分为三段，三段长度分别为4mm、21mm和1mm；
[0021]所述喷嘴31的三段内孔半径自下而上逐渐减小，内径分别为6mm、3mm和1mm。
[0022]水经过流通面积逐渐减小的小孔时，流场局部压力会逐渐减小，有助于水中非溶解性气体的析出。
[0023]进一步地，所述挡板32沿径向等间距分布有小孔，用于有效过滤水中的气泡和杂质；
[0024]所述挡板32的外径为180mm，小孔的直径为0.5mm。
[0025]进一步地，所述挡板32沿径向等间距分布有9排小孔。
[0026]进一步地，所述储水箱2上安装有安全阀10和排气阀11；
[0027]所述安全阀10打开压力设定为工作使用压力的1.05～1.1倍，用于防止储水箱内压力过高引起安全隐患；
[0028]所述增压单元包括设置在储水箱2和高压气源之间的高压气通路7、以及设置在高压气通路7上的第一调节阀15和第一流量计6；
[0029]除气单元包括依次连接的第二流量计14、循环泵4和第二调节阀16；
[0030]所述第二流量计14的入口接储水箱2的下部，所述循环泵4的出口接除气罐3的入水口，除气罐3的出水口接所述第二调节阀16的入口，第二调节阀16的出口接储水箱2的顶部；
[0031]减压单元包括排气通路8、抽气通路9和连通排气通路8和抽气通路9的第四调节阀18；
[0032]所述排气通路8上设置有第五调节阀19，所述第五调节阀19的入口与气囊1连通，第五调节阀19的出口连通外部大气；
[0033]所述抽气通路9上依次设置有第三调节阀17和真空泵5；所述第三调节阀17的入口与除气罐3的顶部连通；
[0034]所述第四调节阀18的入口与气囊1连通，第四调节阀18的出口与真空泵5的入口连通；所述真空泵5的出口接水源。
[0035]进一步地，所述第一调节阀15、第二调节阀16、第三调节阀17、第四调节阀18和第五调节阀19均为粗调节阀、细调节阀和微调节阀并联；
[0036]所述粗调节阀、细调节阀平衡笼式单座调节阀；
[0037]所述微调节阀为低噪音笼式调节阀。
[0038]进一步地，所述粗调节阀151、细调节阀152和微调节阀153均为线性调节阀，调节精度均为
±
1％，口径分别为80mm、50mm和25mm；
[0039]所述粗调节阀151、细调节阀152初步按流量调节范围为0～150L/s，压降按0.2MPa计算，阀门C
v
值分别为148.9和75；
[0040]所述微调节阀153C
v
值为4.0。
[0041]进一步地，所述储水箱2罐体采用不锈钢材料，储水箱2的设计温度不低于100℃；
[0042]在标准大气压下，所述气囊1容积相对储水箱2容积占比为4％；
[0043]所述除气罐3采用不锈钢材料，除气罐3的有效容积相对储水箱2的容积占比为6％。
[0044]本专利技术还提供了采用上述应用于诱导轮空化实验的压力控制系统的诱导轮空化实验的压力控制方法，其特殊之处在于：包括增压工况、减压工况和除气工况；
[0045]三种工况首先需要对气囊1适当充气，保持内部压力为一个标准大气压，关闭所有调节阀；对储水箱2充满水，与气囊1贴合；
[0046]所述增压工况包括以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于诱导轮空化实验的压力控制系统，其特征在于：包括气囊(1)、储水箱(2)、除气罐(3)、增压单元、减压单元和除气单元；所述气囊(1)设置在储水箱(2)内且位于顶部，气囊(1)与高压气通路(7)连通；所述除气罐(3)与储水箱(2)连通，除气罐(3)用于使罐中水的气体析出；所述增压单元与气囊(1)相连，通过向对气囊(1)充入高压气，使得气囊(1)体积膨胀，并对储水箱(2)内的水进行挤压，完成对储水箱(2)的增压；所述减压单元与气囊(1)相连，通过逐步将气囊(1)中气体排出，降低气囊(1)的压力使气囊(1)体积缩减，完成对储水箱(2)的减压；所述除气单元、储水箱(2)和除气罐(3)实现连通循环，储水箱(2)中的水经除气罐(3)过滤析出气体，除气单元在除气罐(3)内制造低压环境，将析出气体排出，完成对储水箱(2)的除气。2.根据权利要求1所述的应用于诱导轮空化实验的压力控制系统，其特征在于：所述除气罐(3)包括罐体(30)、喷嘴(31)、挡板(32)、圆筒(37)、隔板(36)、溶氧仪(38)；所述罐体(30)上设置有入水口(33)和出水口(34)；所述隔板(36)设置在罐体(30)内，且将罐体(30)隔为下腔体(301)和上腔体(302)；所述入水口(33)与下腔体(301)连通，出水口(34)与上腔体(302)下部连通；所述圆筒(37)下端面与隔板(36)连接；所述喷嘴(31)连通下腔体(301)和圆筒(37)且喷口朝向圆筒(37)；所述挡板(32)设置在圆筒(37)的上端面，挡板(32)上设有多个过滤孔；所述溶氧仪(38)设置在上腔体(302)内，且伸出罐体(30)。3.根据权利要求2所述的应用于诱导轮空化实验的压力控制系统，其特征在于：所述喷嘴(31)的内孔分为三段，三段长度分别为4mm、21mm和1mm；所述喷嘴(31)的三段内孔半径自下而上逐渐减小，内径分别为6mm、3mm和1mm。4.根据权利要求3所述的应用于诱导轮空化实验的压力控制系统，其特征在于：所述挡板(32)沿径向等间距分布有小孔，用于有效过滤水中的气泡和杂质；所述挡板(32)的外径为180mm，小孔的直径为0.5mm。5.根据权利要求4所述的应用于诱导轮空化实验的压力控制系统，其特征在于：所述挡板(32)沿径向等间距分布有9排小孔。6.根据权利要求1
‑
5任一权利要求所述的应用于诱导轮空化实验的压力控制系统，其特征在于：所述储水箱(2)上安装有安全阀(10)和排气阀(11)；所述安全阀(10)打开压力设定为工作使用压力的1.05～1.1倍，用于防止储水箱内压力过高引起安全隐患；所述增压单元包括设置在储水箱(2)和高压气源之间的高压气通路(7)、以及设置在高压气通路(7)上的第一调节阀(15)和第一流量计(6)；除气单元包括依次连接的第二流量计(14)、循环泵(4)和第二调节阀(16)；所述第二流量计(14)的入口接储水箱(2)的下部，所述循环泵(4)的出口接除气罐(3)的入水口，除气罐(3)的出水口接所述第二调节阀(16)的入口，第二调节阀(16)的出口接储水箱(2)的顶部；
减压单元包括排气通路(8)、抽气通路(9)和连通排气通路(8)和抽气通路(9)的第四调节阀(18)；所述排气通路(8)上设置有第五调节阀(19)，所述第五调节阀(19)的入口与气囊(1)连通，第五调节阀(19)的出口连通外部大气；所述抽气通路(9)上依次设置有第三调节阀(17)和真空泵(5)；所述第三调节阀(17)的入口与除气罐(3)的顶部连通；所述第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晖，项乐，刘军年，许开富，李随波，刘成胜，张留欢，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：