強迫對流多功能液態介質實驗迴路的製作方法

2023-12-05 08:43:16 1

專利名稱：強迫對流多功能液態介質實驗迴路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種工業應用與科研領域中的實驗迴路設計方案，具體是一種強迫 驅動液態介質對流運動的多功能實驗迴路。
背景技術：
在工業應用領域中涉及到各種液態介質在管道中進行長距離傳輸(或者短距離 循環輸運)，如能源領域中的原油遠距離輸送、化工生產用的酸鹼鹽、冶金行業用液 態金屬介質輸送與澆鑄、核工業領域液態金屬關鍵技術研究等。這些液態介質在傳 輸過程中會引起一系列問題，如介質流動對傳輸管道的衝蝕、介質溫度變化引起傳 輸管道熱應力作用下的腐蝕問題、不同介質在管道中的流動特性影響長距離傳輸效 率、介質流動所處的各種工況環境因素影響流動效率等。
因此，為了詳細開展上述關鍵技術問題研究，急需營造上述實驗環境，並設計 一套能夠單獨或者同時開展這些實驗環境下關鍵技術問題研究的實驗裝置。本發明 正是基於上述需求設計了一種強迫對流多功能液態介質實驗迴路，為工業應用研究 和科研部門提供一種多用途的實驗研究平臺。

發明內容
本發明的目的是提供一種強迫對流多功能液態介質實驗迴路，能夠根據實驗目 的在不同實驗段中營造相應的實驗環境，開展關鍵技術問題的實驗研究。 本發明的技術方案如下
強迫對流多功能液態介質實驗迴路，其特徵在於主迴路中串聯有動力支路， 動力支路由一個管路支路或多個並聯的管路支路組成，各管路支路中依次串聯有閥 門、動力泵、閥門，多個並聯的管路支路中動力泵供液方向相同；所述的動力支路
兩端並聯有一個旁路支路，所述的旁路支路中串聯有閥門；液態介質貯藏罐的出口
經過閥門後接入到動力支路的進液端，所述的動力支路兩端分別連接有相互並聯的進液管道接口與回流管道接口 ，每一個進液管道接口與一個回流管道接口為一組， 各進液管道接口與回流管道接口均接有閥門， 一組進液管道接口與回流管道接口的 閥門之間用於接入不同的實驗段；所述的動力支路兩端還並聯有一個閥門與流量計 串聯的冷卻支路；所述的動力支路的進液端與進液管道接口閥門之間的管道中並聯 有由液態介質純化系統、閥門、流量計串聯構成的支路；所述的動力支路的出液端 與出液管道接口閥門之間的管道中串聯有流量計；所述的實驗迴路布置對應於水平 面具有傾斜角，便於實驗結束或者事故狀態下液態介質依靠自身重力作用迅速回流 收集到貯藏罐中。
本發明利用動力泵作為裝置內液態介質流動的動力源，流量計實時測量介質的 流量大小，閥門控制迴路中介質的流動走向與流量，並藉助主迴路上的旁路閥門準 確調節控制各實驗段中液態介質流量大小。
當進行液態介質高溫實驗時，利用冷卻支路引流主迴路中的低溫介質去混合併 冷卻實驗段中流出的高溫介質，降低了能源消耗。
結合迴路中的若干支路與實驗段接點，根據具體實驗需要擴展所需實驗段，在 液態介質迴路中營造相應的實驗環境(如溫度場、應力場、磁場、流場等)，開展工 業應用與科研項目領域中有關液態介質關鍵技術問題研究。
在不影響主體迴路中液態介質流動的情況下，主迴路中並聯一套純化系統以分 流主迴路中的介質流量，實現各個實驗段共用純化系統並連續運行的目的。該部分 流量的液態介質流經純化系統後，利用各種金屬雜質濃度隨溫度的變化而逐漸析出 的原理進行雜質處理，以開展介質中雜質元素在線檢測與純化技術研究。
由於該實驗平臺可以實現多種實驗研究，對各個實驗段進行並聯設計，並通過 調節迴路各實驗段閥門，實現各個實驗段並行實驗或者各自獨立實驗。
為了實現迴路中液態介質的流動，在主迴路管道上安置兩臺動力泵， 一臺正常 工作，另一臺備用，它們是整個迴路中驅動介質流動的動力源。備用泵的主要目的 是保證液態介質迴路在工作泵出現故障情況下可以啟動備用泵實現迴路連續不間斷 運行。
利用流量計實時測量迴路內介質的流量大小，並藉助旁路支路中的閥門和動力 泵聯合控制介質的流量大小。
整個實驗迴路各種參數測量與控制方式全部集成於一個測控系統，便於調試與根據實驗目的，當進行高溫液態介質實驗時，利用冷卻支路引流主迴路中的低 溫介質去混合冷卻實驗段中流出的高溫介質，降低了迴路結構材料在高溫液態介質 環境中的使用要求，並省去了冷卻器部件，降低了能源消耗。
整個實驗迴路中貯藏罐處於最低點，在平面布局上迴路中所有管道相對於地平 面傾斜一定的角度(25°)，便於實驗結束和事故發生時，整個迴路中的液態介質依 靠自身重力作用迅速回流到貯藏罐中，以減小因意外突發事故可能造成的潛在危害。
整個迴路系統採用管道外壁加熱和分段加熱方式對管道內的鋰鉛進行加熱，與 此同時，實驗管道同一截面上上設計多組多個熱電偶進行測溫，準確獲取迴路各部 分的溫度分布情況。


附圖為本發明的實驗裝置工作原理圖。 圖中符號所示
具體實施例方式
參見附圖。強迫對流多功能液態介質實驗迴路，其組成主要包括儲藏罐、動力
泵(Pl、 P2)、閥門、流量計(Ml、 M2、 M3)、實驗段、介質管道、純化系統、加 熱系統、保溫系統等。
以實驗段一 (高溫實驗段)為例，整個迴路的工作流程如下
(1) 根據實驗要求，依次打開閥門V2、 V3、 V6、 V7、 V13、 V14、 V15;
(2) 對整個系統進行預加熱；
(3) 打開閥門Vi，把貯藏罐中的液態介質壓入迴路中，使得迴路管道中充滿 介質，再關閉閥門Vn
(4) 啟動動力泵P1，驅動液態介質在迴路中循環流動；
管道連接點
流量計(5) 對實驗段一進行再加熱，利用熱電偶實時測量液態介質溫度，使得實驗段 一中液態介質被加熱至實驗溫度；
(6) 調節閥門Vu的開度，實現實驗段一中的液態介質預定流量大小；
(7) 調節閥門Vb和Vm的幵度，實現分流主迴路中介質部分流量，在純化支 路中進行雜質在線監測與純化技術研究；
(8) 打開閥門V12，調節該閥門的開度，利用主迴路中的一定流量的低溫介質 去混合冷卻實驗段一中流出的高溫介質，以降低回流到動力泵處的液態介 質溫度；
(9) 當實驗結束後，打開閥門各管道布置對應於水平面具有傾斜角，則 依靠管道傾斜角和液態介質自身的重力作用，所有介質全部收集到貯藏罐 中；
(10) 關閉所有閥門，停止加熱，結束實驗過程。 其它實驗段開展相應實驗的過程同上。
權利要求
1.強迫對流多功能液態介質實驗迴路，其特徵在於主迴路中串聯有動力支路，動力支路由一個管路支路或多個並聯的管路支路組成，各管路支路中依次串聯有閥門、動力泵、閥門，多個並聯的管路支路中動力泵供液方向相同；所述的動力支路兩端並聯有一個旁路支路，所述的旁路支路中串聯有閥門；液態介質貯藏罐的出口經過閥門後接入到動力支路的進液端，所述的動力支路兩端分別連接有相互並聯的進液管道接口與回流管道接口，每一個進液管道接口與一個回流管道接口為一組，各進液管道接口與回流管道接口均接有閥門，一組進液管道接口與回流管道接口的閥門之間用於接入不同的實驗段；所述的動力支路兩端還並聯有一個閥門與流量計串聯的冷卻支路；所述的動力支路的進液端與進液管道接口閥門之間的管道中並聯有由液態介質純化系統、閥門、流量計串聯構成的支路；所述的動力支路的出液端與出液管道接口閥門之間的管道中串聯有流量計；所述的實驗迴路布置對應於水平面具有傾斜角，便於實驗結束或者事故狀態下液態介質依靠自身重力作用迅速回流收集到貯藏罐中。
全文摘要
本發明公開了一種強迫對流多功能液態介質實驗迴路，主要包括儲藏罐、動力泵、閥門、流量計、實驗段、介質管道、純化系統、加熱系統、保溫系統等。利用動力泵作為驅動液態介質流動的動力源；流量計實時測量裝置內液態介質的流量大小；閥門控制裝置中介質的流動走向與通斷；藉助旁路閥門與動力泵以及流量計多方位控制迴路中介質的流量大小；實驗結束後依靠管道傾斜角和液態介質自身的重力作用，所有介質全部收集到貯藏罐中。可以結合迴路中的若干支路與實驗段接點，根據具體實驗需要擴展所需實驗段，在液態介質迴路中營造相應的實驗環境(如溫度場、應力場、磁場、流場等)。該強迫對流多功能液態介質實驗迴路能夠廣泛應用於工業應用和科研項目領域中開展相關的關鍵技術問題研究。
文檔編號G01N11/00GK101581657SQ200910117179
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月29日 優先權日2009年6月29日
發明者劉松林, 吳宜燦, 勇 宋, 朱志強, 李春京, 柏雲清, 鳴 金, 陳紅麗, 勝 高, 黃群英 申請人:中國科學院等離子體物理研究所