T型管试验段、具有其的试验回路、利用其的气流夹带模拟方法技术

一种T型管试验段，包括：金属T型管，具有水平金属管和垂直金属管，所述垂直金属管的一端与所述水平金属管相接处形成T型接口；两段石英玻璃管，两段石英玻璃管的一端分别密封连接到所述水平金属管的两端；以及可视化检测设备，透过石英玻璃管监测所述T型接口处的流态。水平金属管和垂直金属管焊接在一起。与两段石英玻璃管的另一端连接分别连接的两段水平外金属管，至少一个水平外金属管上可设置有测压孔、测温孔、测流量孔中的至少一种。所有的石英玻璃管以及所有的金属管都为圆管。由此，提供了一种既兼顾测量需求、又能确保可视化需求，适合于高压条件下工作，而且符合电厂原型的T型管两相流动与夹带研究的实验段。

【技术实现步骤摘要】
T型管试验段、具有其的试验回路、利用其的气流夹带模拟 方法
本专利技术涉及流体流态的观察，尤其涉及T型管试验段内T型接口处流体流态的可 视化测量。
技术介绍
T型管内两相流动与夹带特性实验研究，是以核电厂中广泛存在的T型管结构为 原型，研究在核电厂事故工况下，可能出现的T型管内的两相流动与夹带现象。在核电厂中 这种现象与事故工况下堆芯水装量密切相关，所以研究意义重大。T型管内两相流动与夹带现象相关的各参数的测量是数学建模的基础，而T型管 内两相流动与夹带现象的可视化研究是了解其发生机理所必须的。因此，测量的数据和可 视化资料是T型管内两相流动与夹带研究必不可少的。现有技术中已经对T型管内的两相流动的分析提出了可视化方案。例如，Smoglie, Reimann 等人(C.Smoglie, J.Reimainn, two-phase flow through small branches in a horizontal pipe with stratified flow[J], int.J.multiphase flow，Vol.12，N0.4，609-625 (1986) ；C.Smoglie, J.Reimainn,U.mUller, two phase flow through small branches in a horizontal pipe with stratified flow[J]，Nuclear Engineering and Design，Vol.99，117-130 (1987) ；J.Reimainn, M.Khan, flow through a small break at the bottom of a large pipe with straitified flow,Nuclear Science and Engineering, Vol.88, 297-310 (1984).)提出的T型管夹带研究实验段中，T型管区釆 用树脂玻璃材料以满足可视化需求。与T型管区相连的直管部分釆用金属管，满足测量需 求。进行T型管的流动与夹带实验研究可以得到大量的测量数据和可视化图片资料。但是， 此类实验段的T型管区是通过在树脂玻璃管上打孔安装支管形成玻璃的T型管区，实验段 T型管区强度受限，只能满足较低压力(< IMPa)下的实验要求，较高的压力会给可视化T 型管区带来破裂的危险。再如，Yonomoto等人(T.Yonomoto，K.Tasaka, new theoretical model for two-phase flow discharged from stratified two-phase region through small break [J], Journal of NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY 25 (5), 441-455 (1988))提出的 T型管夹带研究实验段中，T型管主管是方形金属管，在方形金属管四个面中的三个面各开 一个玻璃视窗，另一个面则接T型管支管。该T型管实验段采用开视窗的方形主管，有利于 观察T型管区的流型，方便夹带机理研究。但是，该实验段采用方形主管脱离了电厂原型设 计(电厂采用圆管)，该实验段所测的实验数据工业应用价值较小。因此，存在对兼顾测量要求及可视化要求的T型管实验段的需要。
技术实现思路
旨在克服或缓解现有技术中的技术问题，提出本专利技术。根据本专利技术的一个方面，提出了一种T型管试验段，包括:金属T型管，具有水平金 属管和垂直金属管，所述垂直金属管的一端与所述水平金属管相接处形成T型接口；两段 石英玻璃管，两段石英玻璃管的一端分别密封连接到所述水平金属管的两端；以及可视化 检测设备，透过石英玻璃管监测所述T型接口处的流态。有利的，水平金属管和垂直金属管可以焊接在一起。有利的，所有的石英玻璃管以及所有的金属管都为圆管。所述可视化检测设备为高速摄像机。进一步的，所述可视化检测设备包括两个高 速摄像机，其中一个高速摄像机位于一个石英玻璃管附近，而另一个高速摄像机位于另一 个石英玻璃管附近。有利的，与两段石英玻璃管的另一端连接分别连接的两段水平外金属管，至少一 个水平外金属管上设置有测压孔、测温孔、测流量孔中的至少一种。上述的T型管试验段还可包括:一段垂直外金属管，连接到所述垂直金属管的另 一端，其中所述垂直外金属管上设置有测压孔、测温孔、测流量孔中的至少一种。有利的，石英玻璃管与所有金属管之间的连接采用法兰密封连接。本专利技术还涉及一种试验回路，包括上述的T型管试验段，其中:与两段石英玻璃管 的另一端连接分别连接的两段水平外金属管，至少一个水平外金属管上设置有测压孔、测 温孔、测流量孔中的至少一种，和/或T型管试验段还可包括一段垂直外金属管，连接到所 述垂直金属管的另一端，其中所述垂直外金属管上设置有测压孔、测温孔、测流量孔中的至 少一种。本专利技术也涉及一种利用上述T型管试验段模拟气流夹带的方法，包括步骤:将上 述T型管试验段接入到试验回路中；向所述T型管试验段的一个石英玻璃管的入口提供由 空气和水组成的汽液两相流，水从另一个石英玻璃管的出口流出；在保持T型管试验段内 的液位不变的情况下，增加流过T型管试验段内的空气的流速直到T型管试验段内的水滴 随着气流进入到所述垂直金属管内而出现夹带现象，利用可视化检测设备透过石英玻璃管 监测所述T型接口处的流态。出现夹带现象时，汽液两相流的压力可大于IMpa。【附图说明】图1为根据本专利技术的一个示例性实施例的T型管试验段的结构示意图。图2为图1中的T型管试验段使用在实验回路中的示意图。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实例性的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相同 或相似的标号表示相同或相似的元件。下面参考附图描述的实施例是示例性的，旨在解释 本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。如图1所示，根据本专利技术的示例性实施例的T型管试验段包括:金属T型管10，具 有水平金属管12和垂直金属管14，所述垂直金属管14的一端与所述水平金属管12相接处 形成T型接口 ；两段石英玻璃管20、30，两段石英玻璃管的一端分别密封连接到所述水平金 属管12的两端；以及可视化检测设备40，透过石英玻璃管监测所述T型接口处的流态。由于T型管试验段的主管为相连的水平金属管和垂直金属管(水平金属管和垂直金属管可以焊接在一起，也可以一体成型)，而非像Somglie等人的利用玻璃材料或者利用 开玻璃视窗的方法，所以本实验段保证工程实际与T型实验段的几何相似性，并且在进行 较高压力的实验时，更加安全可靠。又，本专利技术中T型接口处的流态(例如两相流动和夹 带)可通过透光很好的石英玻璃管在外面进行观察，因此，本专利技术的T型管试验段也满足了 可视化要求。优选的，所述T型管试验段中流过两相流体，所述两相流体为压力大于IMpa的加 压流体。不过，该试验段也可以通过一相流体。有利的，所有的石英玻璃管以及所有的金属管都为圆管。这样的设计例如更贴近 电厂的实际情况下，更加具有工程意义。所述可视化检测设备40可以为高速摄像机。有利的，所述可视化检测设备包括两 个高速摄像机，其中一个高速摄像机位于一个石英玻璃管附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种T型管试验段，包括：金属T型管，具有水平金属管和垂直金属管，所述垂直金属管的一端与所述水平金属管相接处形成T型接口；两段石英玻璃管，两段石英玻璃管的一端分别密封连接到所述水平金属管的两端；以及可视化检测设备，透过石英玻璃管监测所述T型接口处的流态。

【技术特征摘要】
1.一种T型管试验段，包括:金属T型管，具有水平金属管和垂直金属管，所述垂直金属管的一端与所述水平金属管相接处形成T型接口；两段石英玻璃管，两段石英玻璃管的一端分别密封连接到所述水平金属管的两端；以及可视化检测设备，透过石英玻璃管监测所述T型接口处的流态。2.根据权利要求1所述的T型管试验段，其中:水平金属管和垂直金属管焊接在一起。3.根据权利要求1所述的T型管试验段，其中:所有的石英玻璃管以及所有的金属管都为圆管。4.根据权利要求1所述的T型管试验段，其中:所述可视化检测设备为高速摄像机。5.根据权利要求4所述的T型管试验段，其中:所述可视化检测设备包括两个高速摄像机，其中一个高速摄像机位于一个石英玻璃管附近，而另一个高速摄像机位于另一个石英玻璃管附近。6.根据权利要求1-5中任一`项所述的T型管试验段，还包括:与两段石英玻璃管的另一端连接分别连接的两段水平外金属管，至少一个水平外金属管上设置有测压孔、测温孔、测流量孔中的至少一种。7.根据权利要求6所述的T型管试验段，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏光辉，刘丽芳，孟兆明，傅孝良，田文喜，杨燕华，
申请(专利权)人：国核北京科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：