[發明專利]一種多相流流動控制系統

在審

• 申請號: 201711422754.6
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108089603A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 張建偉;張鵬;馬利川;孫瑞斌;晏碩
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種多相流流動控制系統，其包括模擬艙、氣體輸送單元、溶液輸送單元、輸出單元和收集單元，所述氣體輸送單元經由管路連接在所述模擬艙的底部中央部位，所述溶液輸送單元經由管路連接在所述模擬艙的側壁下部，在所述模擬艙側壁上部安裝有所述輸出單元，所述輸出單元與所述收集單元連通，所述氣體輸送單元能夠進行多種流量的大跨度流量的調節，所述收集單元配置于所述模擬艙的斜上方。本發明可實現夾帶試驗大跨度流量范圍工作，特別是可實現氣流流量的高精度調節。

技術領域

本發明涉及一種多相流流動控制系統，特別是一種用于核電設備研制的試驗系統。

背景技術

為研制新一代核電設備，需進行安全系統模擬試驗。第四級自動壓降系統作為新一代核電設備關鍵非能動安全設施，其性能直接決定了核電設備的穩定與安全。為模擬核電設備小破口事故引起主回路自動泄壓并形成冷卻液夾帶至安全殼，最終使核反應冷卻壓力容器液位降低誘發堆芯裸露和熔化的嚴重事故，必須建立一套模擬核電事故發生后第四級自動壓降系統工作過程及機理的試驗設備。

以往的試驗模擬主要采用縮比模型進行蒸汽或空氣的夾帶液體試驗，蒸汽-水夾帶試驗有明顯缺點，是由于水蒸氣-水混合物試驗過程中存在冷凝氣化現象，水蒸氣實際作用流量不確定，無法準確評估試驗結果。而現有的空氣-水夾帶試驗在進行的試驗工況流量跨度大時存在難以調節和精度低的問題，其根源在于氣體流量是通過流量計反饋信號至調節閥，調節閥響應并進行開度及位置調節，進而調節流量，具有在大跨度范圍內流量計精度不高的問題，且調節閥調壓特性決定其在大跨度流量范圍無法正常工作，更無法實現氣液兩相流高精度控制。另外，由于試驗模型為縮比尺寸，與核電設備真實工作狀態存在無法克服的尺寸效應差異，該類型試驗不能準確估算夾帶量。

為還原第四級自動壓降系統真實夾帶現象，研究其工作過程及機理，需設計全尺寸夾帶試驗臺，為實現真實流量試驗，需要設計一種高精度的用于多相流流動控制系統。

發明內容

本發明提供了一種多相流流動控制系統，該系統可實現夾帶試驗大跨度流量范圍工作，特別是可實現氣流流量的高精度調節。

本發明的多相流流動控制系統包括模擬艙、氣體輸送單元、溶液輸送單元、輸出單元和收集單元，所述氣體輸送單元經由管路連接在所述模擬艙的底部中央部位，所述溶液輸送單元經由管路連接在所述模擬艙的側壁下部，在所述模擬艙側壁上部安裝有所述輸出單元，所述輸出單元與所述收集單元連通，所述氣體輸送單元能夠進行多種流量的大跨度流量的調節，所述收集單元配置于所述模擬艙的斜上方。

優選所述氣體輸送單元包括儲氣罐、測溫排架、測壓排架、調壓閥和復合噴管，所述復合噴管包括穩定段、噴管段和擴散段，所述噴管段為外輪廓為長方體的中心三元噴管與四個以三元噴管上下左右四個側壁為底壁的四個二元噴管的組合，在所述噴管段的入口處安裝有上下左右四個插板閥，從而能夠分別對四個二元噴管入口進行關閉或開放，并通過左插板閥和右插板閥能夠實現中心三元噴管的關閉或開放。

優選所述復合噴管的五個噴管流道均能夠實現超聲速流動。

優選所述氣體輸送單元還包括渦街流量計和用于監測儲氣罐壓力的測溫排架。

優選輸出單元包括T型管路和節流閥，所述T型管路水平配置的橫管路的一端與所述模擬艙連通，另一端被封堵，其中間豎管路經由截止閥與所述收集單元連通。

優選所述T型管路包括管路直徑較細的小T管和管路直徑較粗的大T管，小T管和大T管上下并排設置，小T管位于上方。

優選所述收集單元包括能夠進行氣液分離的稱重水箱和稱重傳感器。

優選所述稱重水箱與所述模擬艙之間安裝有回流管，所述回流管上安裝有截止閥。