一种鼓泡器实验模拟体

摘要

本发明公开了一种鼓泡器实验模拟体，包括模拟体筒体及固定于模拟体筒体上的模拟体支臂，所述模拟体筒体及模拟体支臂均为一端为开口端、另一端为封口端的桶体结构；所述模拟体支臂的开口端连接于模拟体筒体的侧壁上，且模拟体支臂的内孔空间与模拟体筒体的内孔空间相通；所述模拟体支臂的侧壁上还设置有贯穿模拟体支臂侧壁的喷洒孔；还包括以下三种组件中的任意一种或多种：测压组件、测温组件、冲击力测量组件。以上提供的鼓泡器实验模拟体可研究自动卸压系统蒸汽喷放过程中蒸汽在鼓泡器中的冷凝行为，测量以下参数中的一种或几种：蒸汽在鼓泡器中压力、温度的分布情况、蒸汽对鼓泡器周围的流体冲击效应，以获取鼓泡器的设备特性。

权利要求

1.一种鼓泡器实验模拟体，其特征在于，包括模拟体筒体（1）及固定于模拟体筒体（1）上的模拟体支臂（2），所述模拟体筒体（1）及模拟体支臂（2）均为一端为开口端、另一端为封口端的桶体结构；

所述模拟体支臂（2）的开口端连接于模拟体筒体（1）的侧壁上，且模拟体支臂（2）的内孔空间与模拟体筒体（1）的内孔空间相通；

所述模拟体支臂（2）的侧壁上还设置有贯穿模拟体支臂（2）侧壁的喷洒孔；

还包括以下三种组件中的任意一种或多种：测压组件（3）、测温组件（4）、冲击力测量组件（5）；

所述测压组件（3）用于测量模拟体支臂（2）内孔空间内的压力值；

所述测温组件（4）用于测量模拟体支臂（2）内孔空间内的温度值；

所述冲击力测量组件（5）用于测量由模拟体支臂（2）上喷洒孔所喷出流体的冲击力。

2.根据权利要求1所述的一种鼓泡器实验模拟体，其特征在于，所述模拟体筒体（1）包括上部筒体、变径接管、下部筒体和球形封头，所述上部筒体、变径接管、下部筒体均呈管状，且变径接管的上端与上部筒体的下端对接，变径接管的下端与下部筒体的上端对接，所述球形封头用于封闭下部筒体的下端，所述变径接管的下端直径大于上端直径，模拟体支臂（2）在模拟体筒体（1）上的连接点位于下部筒体上，且模拟体支臂（2）的数量不止一个。

3.根据权利要求2所述的一种鼓泡器实验模拟体，其特征在于，所述模拟体筒体（1）与模拟体支臂（2）的连接形式为可拆卸连接形式。

4.根据权利要求3所述的一种鼓泡器实验模拟体，其特征在于，所述模拟体筒体（1）与模拟体支臂（2）之间采用螺纹连接或法兰连接。

5.根据权利要求1所述的一种鼓泡器实验模拟体，其特征在于，所述测压组件（3）包括测压管座、引压管、压紧螺母及测压装置，所述测压管座焊接于模拟体支臂（2）的外壁面上，测压管座上设置有与模拟体支臂（2）内孔空间相通的连通孔，测压管座上还设置有与连通孔出口端相交的球形槽，所述测压管座上还设置有外螺纹；

所述引压管的一端设置有球形突起，所述球形突起与所述球形槽相配合，所述压紧螺母为盖状结构，且盖状结构的端面上设置有用于引压管穿过的孔，所述引压管在测压管座上的固定通过压紧螺母与测压管座上的外螺纹螺纹连接实现，所述测压装置固定连接于引压管的另一端。

6.根据权利要求1所述的一种鼓泡器实验模拟体，其特征在于，测温组件（4）包括铠装热电偶，所述铠装热电偶的测量端由模拟体支臂（2）的外部插入模拟体支臂（2）的内孔空间内，且铠装热电偶的测量端直径介于1mm至2mm之间，所述铠装热电偶的测量端位于模拟体支臂（2）的内孔空间的中部。

7.根据权利要求1所述的一种鼓泡器实验模拟体，其特征在于，所述冲击力测量组件（5）包括固定于模拟体筒体（1）上的支撑管，所述支撑管与模拟体支臂（2）平行，所述支撑管上设置有数量与模拟体支臂（2）上喷洒孔数量相等的应变片，且各个应变片分别与各个喷洒孔呈正对关系。

8.根据权利要求7所述的一种鼓泡器实验模拟体，其特征在于，各应变片与与之对应的喷洒孔的间距可调。

说明书

一种鼓泡器实验模拟体

技术领域

[0001] 本发明涉及第三代核反应堆自动卸压系统技术领域，特别是涉及一种鼓泡器实验模拟体。

背景技术

[0002] 鼓泡器是第三代核反应堆自动卸压系统的重要设备，在反应堆发生失水事故时，非能动安注系统依靠重力、可压缩气体膨胀力等驱动冷却剂注入堆芯，保护反应堆安全。为了运行非能动安注系统需要开启自动卸压系统对系统进行卸压。卸压过程中高温高压的蒸汽经自动卸压系统往安全壳内置换料水箱喷放。鼓泡器布置在自动卸压系统管线末端，其主要功能是将卸压蒸汽均匀、平稳地分配到安全壳内置换料水箱中，以促使卸压蒸汽有效地冷凝，防止卸压过程中产生的临界流对内置换料水箱及其结构产生额外和过量的动力载荷。因此，掌握鼓泡器的设备特性对于反应堆自动卸压系统以及非能动安全系统的设计非常重要。为了获得鼓泡器的运行特性，需要详细研究喷放过程中蒸汽在鼓泡器各支臂的分布、冲击以及冷凝情况。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种鼓泡器实验模拟体，用于研究鼓泡器在工作过程中的设备特性，即鼓泡器各支臂蒸汽喷放过程中的情况。

[0004] 为解决上述问题，本发明提供的一种鼓泡器实验模拟体通过以下技术要点来解决问题：一种鼓泡器实验模拟体，包括模拟体筒体及固定于模拟体筒体上的模拟体支臂，所述模拟体筒体及模拟体支臂均为一端为开口端、另一端为封口端的桶体结构；

[0005] 所述模拟体支臂的开口端连接于模拟体筒体的侧壁上，且模拟体支臂的内孔空间与模拟体筒体的内孔空间相通；

[0006] 所述模拟体支臂的侧壁上还设置有贯穿模拟体支臂侧壁的喷洒孔；

[0007] 还包括以下三种组件中的任意一种或多种：测压组件、测温组件、冲击力测量组件；

[0008] 所述测压组件用于测量模拟体支臂内孔空间内的压力值；

[0009] 所述测温组件用于测量模拟体支臂内孔空间内的温度值；

[0010] 所述冲击力测量组件用于测量由模拟体支臂上喷洒孔所喷出流体的冲击力。

[0011] 以上模拟体筒体及模拟体支臂的开口端均为介质向各自引入的引入端，所述喷洒孔为模拟体支臂上的介质喷出端。以上提供的鼓泡器实验模拟体可研究自动卸压系统蒸汽喷放过程中蒸汽在鼓泡器中的冷凝行为，测量以下参数中的一种或几种：蒸汽在鼓泡器中压力、温度的分布情况、蒸汽对鼓泡器周围的流体冲击效应，以获取鼓泡器的设备特性。

[0012] 更进一步的技术方案为：

[0013] 为使得在模拟体筒体上连接数量尽可能多的模拟体支臂，以连接不同规格、不同的数量的模拟体支臂，实现对不同规格尺寸的模拟体支臂进行模拟实验，所述模拟体筒体包括上部筒体、变径接管、下部筒体和球形封头，所述上部筒体、变径接管、下部筒体均呈管状，且变径接管的上端与上部筒体的下端对接，变径接管的下端与下部筒体的上端对接，所述球形封头用于封闭下部筒体的下端，所述变径接管的下端直径大于上端直径，模拟体支臂在模拟体筒体上的连接点位于下部筒体上，且模拟体支臂的数量不止一个。以上模拟体支臂可设置为相互之间支臂尺寸不同、喷洒孔数量及尺寸不同，以用于研究不同规格尺寸的模拟体支臂对鼓泡器蒸汽冷凝的影响。

[0014] 为实现对模拟体筒体上模拟体支臂进行更换，以用于研究不同规格尺寸的模拟体支臂对鼓泡器蒸汽冷凝的影响，所述模拟体筒体与模拟体支臂的连接形式为可拆卸连接形式。

[0015] 作为模拟体筒体与模拟体支臂具体的可拆卸连接形式，所述模拟体筒体与模拟体支臂之间采用螺纹连接或法兰连接。

[0016] 为便于改变模拟体筒体上所连接的模拟体支臂的数量及位置等，还包括端塞，模拟体筒体上用于连接模拟体支臂的连接点中，部分连接点上连接模拟体支臂，其余连接点上连接端塞。本方案中，针对某一个或某一些连接点，可选择在连接点上连接端塞或模拟体支臂。

[0017] 作为测压组件的具体实现形式，所述测压组件包括测压管座、引压管、压紧螺母及测压装置，所述测压管座焊接于模拟体支臂的外壁面上，测压管座上设置有与模拟体支臂内孔空间相通的连通孔，测压管座上还设置有与连通孔出口端相交的球形槽，所述测压管座上还设置有外螺纹；

[0018] 所述引压管的一端设置有球形突起，所述球形突起与所述球形槽相配合，所述压紧螺母为盖状结构，且盖状结构的端面上设置有用于引压管穿过的孔，所述引压管在测压管座上的固定通过压紧螺母与测压管座上的外螺纹螺纹连接实现，所述测压装置固定连接于引压管的另一端。

[0019] 本方案中，通过对测压管座及引压管连接端的形状限定，可使得将引压管、测压装置安装至不正对喷洒孔的位置，即球形突起在球形槽中转动，引压管有特定朝向后，紧固压紧螺母，便可实现引压管与测压管座的连接。这样，可有效避免测压组件改变流体由本模拟体上喷出的流动形态，利于模拟的准确性。测压装置可采用测压脉冲管、智能压力变送器的实现形式。

[0020] 作为测温组件的具体实现形式，测温组件包括铠装热电偶，所述铠装热电偶的测量端由模拟体支臂的外部插入模拟体支臂的内孔空间内，且铠装热电偶的测量端直径介于1mm至2mm之间，所述铠装热电偶的测量端位于模拟体支臂的内孔空间的中部。 以上对铠装热电偶测量端直径的限定，旨在在热电偶尽可能小的影响流体流动形态、保证蒸汽温度测量精度的情况下，避免铠装热电偶在高速的蒸汽流动通道中被损坏。以上测温组件可采用以下形式实现：在模拟体支臂上焊接组件管座，以上组件管座相对于模拟体支臂外凸，且外凸的部分上设置有外螺纹，组件管座上设置有用于铠装热电偶插入模拟体支臂的通孔，还包括用于紫铜垫及压紧螺帽，以上紫铜垫可通过实现通孔的轴向密封和/或组件管座外端的径向密封发挥密封性能，以上压紧螺帽用于为达到所述密封性能提供必要的压应力。

[0021] 作为冲击力测量组件的具体实现形式，所述冲击力测量组件包括固定于模拟体筒体上的支撑管，所述支撑管与模拟体支臂平行，所述支撑管上设置有数量与模拟体支臂上喷洒孔数量相等的应变片，且各个应变片分别与各个喷洒孔呈正对关系。本方案中，各应变片与各喷洒孔一一对应，各应变片测量到蒸汽的冲击力后，通过信号线传递至测量设备中，达到测量冲击力的目的。

[0022] 为使得冲击力测量组件能够测量距模拟体支臂不同位置处的蒸汽喷洒冲击力，各应变片与与之对应的喷洒孔的间距可调。

[0023] 本发明具有以下有益效果：

[0024] 以上提供的鼓泡器实验模拟体可研究自动卸压系统蒸汽喷放过程中蒸汽在鼓泡器中的冷凝行为，测量以下参数中的一种或几种：蒸汽在鼓泡器中压力、温度的分布情况、蒸汽对鼓泡器周围的流体冲击效应，以获取鼓泡器的设备特性。

附图说明

[0025] 图1为本发明所述的一种鼓泡器实验模拟体一个具体实施例的结构主视剖视图；

[0026] 图2为本发明所述的一种鼓泡器实验模拟体一个具体实施例的俯视图。

[0027] 图中标记分别为：1、模拟体筒体，2、模拟体支臂，3、测压组件，4、测温组件，5、冲击力测量组件，6、端塞。

具体实施方式

[0028] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

[0029] 实施例1：

[0030] 如图1和图2所示，一种鼓泡器实验模拟体，包括模拟体筒体1及固定于模拟体筒体1上的模拟体支臂2，所述模拟体筒体1及模拟体支臂2均为一端为开口端、另一端为封口端的桶体结构；

[0031] 所述模拟体支臂2的开口端连接于模拟体筒体1的侧壁上，且模拟体支臂2的内孔空间与模拟体筒体1的内孔空间相通；

[0032] 所述模拟体支臂2的侧壁上还设置有贯穿模拟体支臂2侧壁的喷洒孔；

[0033] 还包括以下三种组件中的任意一种或多种：测压组件3、测温组件4、冲击力测量组件5；

[0034] 所述测压组件3用于测量模拟体支臂2内孔空间内的压力值；

[0035] 所述测温组件4用于测量模拟体支臂2内孔空间内的温度值；

[0036] 所述冲击力测量组件5用于测量由模拟体支臂2上喷洒孔所喷出流体的冲击力。

[0037] 以上模拟体筒体1及模拟体支臂2的开口端均为介质向各自引入的引入端，所述喷洒孔为模拟体支臂2上的介质喷出端。以上提供的鼓泡器实验模拟体可研究自动卸压系统蒸汽喷放过程中蒸汽在鼓泡器中的冷凝行为，测量以下参数中的一种或几种：蒸汽在鼓泡器中压力、温度的分布情况、蒸汽对鼓泡器周围的流体冲击效应，以获取鼓泡器的设备特性。

[0038] 实施例2：

[0039] 本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1和图2所示，为使得在模拟体筒体1上连接数量尽可能多的模拟体支臂2，以连接不同规格、不同的数量的模拟体支臂2，实现对不同规格尺寸的模拟体支臂2进行模拟实验，所述模拟体筒体1包括上部筒体、变径接管、下部筒体和球形封头，所述上部筒体、变径接管、下部筒体均呈管状，且变径接管的上端与上部筒体的下端对接，变径接管的下端与下部筒体的上端对接，所述球形封头用于封闭下部筒体的下端，所述变径接管的下端直径大于上端直径，模拟体支臂2在模拟体筒体1上的连接点位于下部筒体上，且模拟体支臂2的数量不止一个。以上模拟体支臂2可设置为相互之间支臂尺寸不同、喷洒孔数量及尺寸不同，以用于研究不同规格尺寸的模拟体支臂2对鼓泡器蒸汽冷凝的影响。

[0040] 为实现对模拟体筒体1上模拟体支臂2进行更换，以用于研究不同规格尺寸的模拟体支臂2对鼓泡器蒸汽冷凝的影响，所述模拟体筒体1与模拟体支臂2的连接形式为可拆卸连接形式。

[0041] 作为模拟体筒体1与模拟体支臂2具体的可拆卸连接形式，所述模拟体筒体1与模拟体支臂2之间采用螺纹连接或法兰连接。

[0042] 为便于改变模拟体筒体1上所连接的模拟体支臂2的数量及位置等，还包括端塞6，模拟体筒体1上用于连接模拟体支臂2的连接点中，部分连接点上连接模拟体支臂2，其余连接点上连接端塞6。本方案中，针对某一个或某一些连接点，可选择在连接点上连接端塞6或模拟体支臂2。

[0043] 作为测压组件3的具体实现形式，所述测压组件3包括测压管座、引压管、压紧螺母及测压装置，所述测压管座焊接于模拟体支臂2的外壁面上，测压管座上设置有与模拟体支臂2内孔空间相通的连通孔，测压管座上还设置有与连通孔出口端相交的球形槽，所述测压管座上还设置有外螺纹；

[0044] 所述引压管的一端设置有球形突起，所述球形突起与所述球形槽相配合，所述压紧螺母为盖状结构，且盖状结构的端面上设置有用于引压管穿过的孔，所述引压管在测压管座上的固定通过压紧螺母与测压管座上的外螺纹螺纹连接实现，所述测压装置固定连接于引压管的另一端。

[0045] 本方案中，通过对测压管座及引压管连接端的形状限定，可使得将引压管、测压装置安装至不正对喷洒孔的位置，即球形突起在球形槽中转动，引压管有特定朝向后，紧固压紧螺母，便可实现引压管与测压管座的连接。这样，可有效避免测压组件3改变流体由本模拟体上喷出的流动形态，利于模拟的准确性。测压装置可采用测压脉冲管、智能压力变送器的实现形式。

[0046] 作为测温组件4的具体实现形式，测温组件4包括铠装热电偶，所述铠装热电偶的测量端由模拟体支臂2的外部插入模拟体支臂2的内孔空间内，且铠装热电偶的测量端直径介于1mm至2mm之间，所述铠装热电偶的测量端位于模拟体支臂2的内孔空间的中部。 以上对铠装热电偶测量端直径的限定，旨在在热电偶尽可能小的影响流体流动形态、保证蒸汽温度测量精度的情况下，避免铠装热电偶在高速的蒸汽流动通道中被损坏。以上测温组件4可采用以下形式实现：在模拟体支臂2上焊接组件管座，以上组件管座相对于模拟体支臂2外凸，且外凸的部分上设置有外螺纹，组件管座上设置有用于铠装热电偶插入模拟体支臂2的通孔，还包括用于紫铜垫及压紧螺帽，以上紫铜垫可通过实现通孔的轴向密封和/或组件管座外端的径向密封发挥密封性能，以上压紧螺帽用于为达到所述密封性能提供必要的压应力。

[0047] 作为冲击力测量组件5的具体实现形式，所述冲击力测量组件5包括固定于模拟体筒体1上的支撑管，所述支撑管与模拟体支臂2平行，所述支撑管上设置有数量与模拟体支臂2上喷洒孔数量相等的应变片，且各个应变片分别与各个喷洒孔呈正对关系。本方案中，各应变片与各喷洒孔一一对应，各应变片测量到蒸汽的冲击力后，通过信号线传递至测量设备中，达到测量冲击力的目的。

[0048] 为使得冲击力测量组件5能够测量距模拟体支臂2不同位置处的蒸汽喷洒冲击力，各应变片与与之对应的喷洒孔的间距可调。

[0049] 实施例3：

[0050] 本实施例在实施例2的基础上提供了一种具体的实现方案：如图1和图2所示，本实施例中在模拟体筒体1上设置有八个连接点，所述连接点均为贯通模拟体筒体1壁面的内螺纹通孔，其中的一部分内螺纹通孔上螺纹连接有模拟体支臂2，其余的内螺纹通孔上螺纹连接有端塞6。

[0051] 所述模拟体支臂2有不同形式，包括如下结构特征的模拟体支臂2：分别为以下喷洒孔孔径的五组模拟体支臂2：1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm和5.0mm；分别为以下喷洒孔数量的五组模拟体支臂2：3个、4个、6个、8个、12个；分别为以下内孔直径的四组模拟体支臂2：15mm、20mm、25mm、30mm。根据模拟需要，在模拟体筒体1上连接对应数量及对应结构特征的模拟体支臂2。根据具体需要，亦可以准备其他形式的模拟体支臂，以适应更多的模拟条件。

[0052] 为提高测压组件3、测温组件4、冲击力测量组件5的利用率，本实施例中测压组件3、测温组件4与模拟体支臂2均为可拆卸连接关系，冲击力测量组件5的位置可调；为在模拟体支臂2上有限的空间内较为方便的安装好测压组件3和测温组件4，测压组件3和测温组件
4分别设置在模拟体支臂2的上侧和下侧，本实施例中将测压组件3安装在模拟体支臂2的上部，将测温组件4安装在模拟体支臂2的下部。

[0053] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。