[發明專利]IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統

在審

• 申請號: 202111473911.2
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114200974A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 匡波;鄧堅;王剛;賀一海;羅躍建;劉鵬飛;武小莉;孫洪平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;中國核動力研究設計院
• 主分類號: G05D16/20
• 分類號: G05D16/20
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統，其特征在于，包括：上水箱以及設置于其上的三級壓力調節系統，該三級壓力調節系統包括：用于壓力精準調節的蒸發冷凝回流系統、用于快速降壓的噴霧冷凝系統和用于壓力的快速調控的打壓排放系統，通過三級壓力調節系統對上水箱頂部氣空間的壓力進行聯合調控；

所述的聯合調控具體是指：打壓排放系統、噴霧冷凝系統、通過蒸發冷凝回流系統三級壓力調節子系統的配合，根據實際的壓力與目標壓力之間的差值，選擇在不同的壓力調節子系統；打壓排放系統用于當實際壓力與目標壓力之間差值大于一個大氣壓時的快速調控；蒸發冷凝回流系統用于保持壓力穩定，實驗過程中沸騰產生的蒸汽通過螺旋管冷凝器冷凝，蒸汽冷凝后的冷凝水受重力重新回流至實驗系統內，減少實驗系統內的冷卻水損耗從而實現±5kPa壓力精準調節；噴霧冷凝系統用于在壓力偏高時進行快速降壓，避免直接投入打壓-排放系統帶來的壓力降低過度。

2.根據權利要求1所述的IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統，其特征是，所述的蒸發冷凝回流系統包括：兩個加熱器和兩個螺旋管冷凝器，其中：加熱器設置于上水箱的液面之下，一對螺旋管冷凝器對稱設置于上水箱頂部。

3.根據權利要求2所述的IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統，其特征是，所述的螺旋管冷凝器傾斜布置，在不同的高度位置通過四根鏈接管路與上水箱相通相連，且最低位置的連接管接于螺旋管冷凝器的二次側底部。

4.根據權利要求1所述的IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統，其特征是，所述的噴霧冷凝系統為設置于上水箱的頂部、液面之上的氣空間內的若干環形噴霧器，該環形噴霧器均勻的對上水箱頂部氣空間內的蒸汽進行冷凝。

5.根據權利要求1所述的IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統，其特征是，所述的打壓排放系統包括：設置于上水箱的頂部的快速排氣閥和與上水箱相連的儲氣罐。

6.根據權利要求1所述的IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統，其特征是，所述的上水箱的頂部進一步設有安全閥。

7.根據權利要求1所述的IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統，其特征是，所述的上水箱的頂部進一步設有壓力傳感器，該壓力傳感器監測氣空間壓力，并將壓力信號傳遞到控制器和計算機，利用控制器和計算機進行上水箱的頂部自動或手動調控，該調控具體是指：具體實驗過程中選擇人工壓力了控制和自動壓力控制兩種模式，正常狀況下利用自動壓力控制模式對實驗系統內的壓力進行控制；當自動壓力控制不符合預期時可切換至人工控制模式，對壓力進行控制。

8.根據權利要求1所述的IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統，其特征是，所述的上水箱的頂部進一步設有常開的蒸汽排放口。

9.根據權利要求1所述的IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統，其特征是，所述的上水箱通過水泵和儲水罐維持其內部液位高度。

10.一種根據權利要求1～9中任一所述IVR-ERVC實驗裝置的精細壓力調控實驗系統的實驗方法，其特征在于，首先將排氣管位置的處的閥門全部打開，利用水泵將出水罐內的實驗流體注入上水箱內的指定高度，利用液位計監測上水箱內的液位并開啟IVR-ERVC實驗系統，并將實驗系統內的水加熱至飽和，完成實驗開始前儲壓力調整外的其他準備工作；通過儲氣罐注氣打壓，并配合排氣管位置的處的閥門開度的調整將壓力初步調整至預期水平附近；上水箱氣空間內的壓力通過壓力傳感器進行監測；

當壓力監測結果高于預期值時，通過快速排氣閥排出上水箱氣空間內的部分氣體，快速降低壓力使其接近預期壓力水平；當氣空間內的壓力進一步接近預期水平，但仍有偏差，打開噴霧冷凝器，向上水箱氣空間內噴灑過冷水霧冷凝蒸汽，進而進一步降低氣空間壓力至預期水平；在實驗過程中，隨著加熱功率的增加，伴隨著液相的蒸發上水箱氣空間內將會集聚更多的蒸汽，進而導致壓力上升；通過控制增加螺旋管冷凝器一次側的過冷度和流量增加對蒸汽的冷凝，進而抑制壓力的上漲或通過噴霧冷凝器或螺旋管冷凝器即可實現對壓力的調控；

當壓力監測結果低于預期值時，利用儲氣罐向上水箱內的氣空間內打壓，快速增加氣空間內的壓力；當氣空間內的壓力接近預期值，通過調小排氣管位置處閥門的開度，并打開預熱器，利用增加氣空間內蒸汽量的方式小范圍增加上水箱內氣空間的壓力或通過并打開預熱器，蒸發產生更過蒸汽量的方式即可保持壓力穩定；

在壓力調控過程中，通過水泵不斷補水維持上水箱內的液位高度。