【技术实现步骤摘要】
本技术涉及新能源及节能，具体为一种用于tokamak试验装置的外部混水装置。
技术介绍
1、tokamak(托卡马克)装置水冷线圈采用双回路即试验装置侧冷却水、冷源侧冷冻水回路冷却降温，现有技术采用矩形水箱直接连接冷却水、冷冻水回路，实现冷却水、冷冻水的混水降温并降低水温波动，但存在以下问题：冷冻水回路的供水与试验设备侧冷却水在水箱内混水均匀程度直接影响水箱的蓄热能力，冷却水(热水)、冷冻水(冷水)如果混合不均匀，出现(1)有限的水量蓄热量不足，需要加大水箱的容量及其蓄水量；(2)水箱内水温超过22℃的水被制冷装置吸入后引起制冷装置的停机保护。
2、在水箱上部设置搅拌装置，通过增加水流的扰动也可以促使冷却水(热水)、冷冻水(冷水)混合，但存在如下问题：搅拌装置引起额外的荷载和震动，需对水箱进行加固设计；消耗额外电能；流体的流动式时水泵提供压能和动能可以但没有利用；需要额外的设备投资。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在混水不均匀、能量利用较低的问题，本技术提供一种用于tokamak试验装置的外部混水装置，以实现ctrfr装置(tokamak的一种)水冷线圈的冷却水回路与冷冻水回路有效均匀混水、蓄热、冷却降温技术。
2、本技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种用于tokamak试验装置的外部混水装置，包括冷却水进水管、冷冻水进水管、混水罐、中间水槽和混水水箱，冷却水进水管和冷冻水进水管同轴且对称设置于混水罐的两侧，且与混水罐内部连通，冷却水进水
4、混水罐内部设有布水盘，布水盘设置于混水罐的竖向几何中心轴线上；布水盘的顶部低于冷冻水进水管的最低位置；
5、混水罐的底部出水口与混水水箱的顶部入水口连通；
6、混水水箱内部设置呈上下位置的有中间水槽和混水仓，中间水槽绕设于混水水箱内壁的上方；中间水槽位于混水水箱的入水口正下方，且位于混水水箱的水位线上方；中间水槽的出水口与混水仓连通；
7、混水仓的下方设有出水口，出水口与外部设备连接。
8、优选的，混水罐的顶部设有连接杆，连接杆的一端与布水盘固定连接，另一端与混水罐顶部连接。
9、优选的，混水罐顶部设置有紧固结构，连接杆远离布水盘的一端伸出混水罐顶部，并与紧固结构连接，紧固结构用于锁定连接杆的位置。
10、优选的，布水盘呈圆形，且布水盘的轴线与混水罐的中心轴线同轴。
11、优选的，中间水槽包括依次连通的跌水盘、集水槽、连接槽和过渡槽，跌水盘位于混水水箱的入水口下方，集水槽和过渡槽均设有坡度，集水槽的坡度起点为跌水盘的出水口，过渡槽的坡度起点为连接槽的出水口，过渡槽的出水口与混水仓连通。
12、优选的，连接槽的出水口处设置有等间距三角叉排管束。
13、优选的，过渡槽的出水口处设有调节装置和挡水板，挡水板与过渡槽之间留有水流通道，调节装置用于调节挡水板的上下位置。
14、优选的，混水仓的内部设有第一隔板和第二隔板，将水箱分隔为依次连通的第一混合仓、第二混合仓和均流仓，第一混合仓的入水口与过渡槽的出水口连通，第一隔板位于第一混合仓与第二混合仓之间，第一隔板的底部设有第一出水孔；第二隔板位于第二混合仓与均流仓之间，第二隔板上设有第二出水孔；均流仓的底部设置水流出口。
15、优选的，第二混合仓与均流仓之间设置连通管，连通管位于混水水箱的外部；连通管上设置闸阀，注水时，闸阀处于打开状态；运行时，闸阀处于关闭状态。
16、优选的，混水罐与混水水箱之间设置有平衡管道。
17、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
18、本技术一种用于tokamak试验装置的外部混水装置采用混水罐-混水水箱进行存水蓄热降温，以混水罐连接试验装置冷却水回路和制冷侧冷冻水回路，利用冷却水、冷冻水回路的流体的具有压能、动能(由各自的回路循环水泵提供)和流动过程自身为湍流现象，让冷热两种流体(冷冻水、冷却水)依次进入混水罐、布水盘、中间水箱及混水水箱内部。在混水罐、明渠水槽及水箱内部对两种流体施加多次外部扰动实现其充分混合。
19、利用冷却水、冷冻水回路的流体的压能和动能对冷却水和冷冻水混合，混合的流动过程为湍流，对其施加扰动、撞击，将管内流动转化为明渠流动，利用水力现象水跃、等间距叉排管束绕流和水壅促使其扰动达到混水效果，为降低制冷装置制冷量提供条件，保证tokamak(托卡马克)装置冷却水系统正常运行。相对于单纯的水箱混水，其混水效率更高，混水更均匀，同样体积的水蓄存的热量增大；且冷却效果明显；相对于带搅拌装置的水箱混水，其优点是不消耗电能，利用冷却水、冷冻水回路的流体的压能和动能对冷却水和冷冻水混合，有效利用流动时水泵提供压能和动能。
20、进一步的，连接杆和紧固结构配合可以实现布水盘高度的调节。
21、进一步的，圆形的布水盘是为了保证水流速度的一致，水流撞击后由布水盘向四周均匀布水，后跌入混水罐底部进入中间水槽，以便于进行后序的混合。
22、进一步的，水流跌落在跌水盘上，形成水跃，同时发生混合。冷却水跌落水盘后进入矩形的水槽，形成明渠流动。随后，水流依次通过具有坡度的集水槽和过渡槽，进入下方的混水仓。
23、进一步的，三角叉排管束对水流实施第三次扰动混合，在水流流体掠过三角叉排管束扰动越强流体混合效果越显著，可以加强冷冻水和冷却水的充分混合。
24、进一步的，过渡槽的出水口设置挡水板和调节装置，水流在集水槽和过渡槽进行了加速，设置挡水板可以在过渡槽的出水口处因挡水板高度在其上游形成稳定的壅水现象，实现水流的充分混合，下游则形成稳定的闸下出流(水流由挡水板下方的缝隙流入混水水箱)。
25、进一步的，第一隔板和第二隔板将混水水箱的内部进行分隔，可以在加强扰动的同时，阻隔冷却水因对流流动引起水温传播，防止高温水被吸入水泵进入制冷装置或试验装置。上部经过中间水槽混合过的冷却水先进入第一混合仓，通过第一隔板设置于底部的第一出水孔进入第二混合仓，再由第二混合仓通过设置第二隔板顶部的第二出水孔进入均流仓，最后由均流仓底部的水流出口流出。
26、进一步的，连通管用以防止第二混合仓与均流仓受力不均匀，水箱完成注水时关闭闸阀。
27、进一步的，平衡管道用以保证混水罐和混水水箱的内压力相同。
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1.一种用于TOKAMAK试验装置的外部混水装置，其特征在于，包括冷却水进水管(1)、冷冻水进水管(2)、混水罐(3)、中间水槽(4)和混水水箱(5)，冷却水进水管(1)和冷冻水进水管(2)同轴且对称设置于混水罐(3)的两侧，且与混水罐(3)内部连通，冷却水进水管(1)的直径小于冷冻水进水管(2)的直径；冷却水进水管(1)和冷冻水进水管(2)上均设有阀门，运行时，利用阀门调节冷却水、冷冻水的水流速度以保证水流碰撞发生在混水罐(3)的竖向几何中心的轴线上；
2.根据权利要求1所述的用于TOKAMAK试验装置的外部混水装置，其特征在于，混水罐(3)的顶部设有连接杆(7)，连接杆(7)的一端与布水盘(6)固定连接，另一端与混水罐(3)顶部连接。
3.根据权利要求2所述的用于TOKAMAK试验装置的外部混水装置，其特征在于，混水罐(3)顶部设置有紧固结构，连接杆(7)远离布水盘(6)的一端伸出混水罐(3)顶部，并与紧固结构连接，紧固结构用于锁定连接杆(7)的位置。
4.根据权利要求1所述的用于TOKAMAK试验装置的外部混水装置，其特征在于，布水盘(6
5.根据权利要求1所述的用于TOKAMAK试验装置的外部混水装置，其特征在于，中间水槽(4)包括依次连通的跌水盘(8)、集水槽(9)、连接槽(11)和过渡槽(10)，跌水盘(8)位于混水水箱(5)的入水口下方，集水槽(9)和过渡槽(10)均设有坡度，集水槽(9)的坡度起点为跌水盘(8)的出水口，过渡槽(10)的坡度起点为连接槽(11)的出水口，过渡槽(10)的出水口与混水仓连通。
6.根据权利要求5所述的用于TOKAMAK试验装置的外部混水装置，其特征在于，连接槽(11)的出水口处设置有等间距三角叉排管束(13)。
7.根据权利要求5所述的用于TOKAMAK试验装置的外部混水装置，其特征在于，过渡槽(10)的出水口处设有调节装置和挡水板(14)，挡水板(14)与过渡槽(10)之间留有水流通道，调节装置用于调节挡水板(14)的上下位置。
8.根据权利要求5所述的用于TOKAMAK试验装置的外部混水装置，其特征在于，混水仓的内部设有第一隔板(15)和第二隔板(16)，并将混水仓分隔为依次连通的第一混合仓(17)、第二混合仓(18)和均流仓(19)，第一混合仓(17)的入水口与过渡槽(10)的出水口连通，第一隔板(15)位于第一混合仓(17)与第二混合仓(18)之间，第一隔板(15)的底部设有第一出水孔；第二隔板(16)位于第二混合仓(18)与均流仓(19)之间，第二隔板(16)上设有第二出水孔；均流仓(19)的底部设置水流出口。
9.根据权利要求8所述的用于TOKAMAK试验装置的外部混水装置，其特征在于，第二混合仓(18)与均流仓(19)之间设置连通管，连通管位于混水水箱(5)的外部；连通管上设置闸阀，注水时，闸阀处于打开状态；运行时，闸阀处于关闭状态。
10.根据权利要求1所述的用于TOKAMAK试验装置的外部混水装置，其特征在于，混水罐(3)与混水水箱(5)之间设置有平衡管道。
...【技术特征摘要】
1.一种用于tokamak试验装置的外部混水装置，其特征在于，包括冷却水进水管(1)、冷冻水进水管(2)、混水罐(3)、中间水槽(4)和混水水箱(5)，冷却水进水管(1)和冷冻水进水管(2)同轴且对称设置于混水罐(3)的两侧，且与混水罐(3)内部连通，冷却水进水管(1)的直径小于冷冻水进水管(2)的直径；冷却水进水管(1)和冷冻水进水管(2)上均设有阀门，运行时，利用阀门调节冷却水、冷冻水的水流速度以保证水流碰撞发生在混水罐(3)的竖向几何中心的轴线上；
2.根据权利要求1所述的用于tokamak试验装置的外部混水装置，其特征在于，混水罐(3)的顶部设有连接杆(7)，连接杆(7)的一端与布水盘(6)固定连接，另一端与混水罐(3)顶部连接。
3.根据权利要求2所述的用于tokamak试验装置的外部混水装置，其特征在于，混水罐(3)顶部设置有紧固结构，连接杆(7)远离布水盘(6)的一端伸出混水罐(3)顶部，并与紧固结构连接，紧固结构用于锁定连接杆(7)的位置。
4.根据权利要求1所述的用于tokamak试验装置的外部混水装置，其特征在于，布水盘(6)呈圆形，且布水盘(6)的轴线与混水罐(3)的中心轴线同轴。
5.根据权利要求1所述的用于tokamak试验装置的外部混水装置，其特征在于，中间水槽(4)包括依次连通的跌水盘(8)、集水槽(9)、连接槽(11)和过渡槽(10)，跌水盘(8)位于混水水箱(5)的入水口下方，集水槽(9)和过渡槽(10)均设有坡度，集水槽(9)的坡度起点为跌水盘(8)的出水口，过渡...
【专利技术属性】
技术研发人员：王争利，李星，王洁，王鹏飞，王兴龙，陈武强，许浩，岳慧峰，施俊茹，
申请(专利权)人：中联西北工程设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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