一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置及实验方法

摘要

一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置及实验方法，该装置包括试验段、进水流量计、抽水流量计、进水泵、抽水泵、水箱和管道及管道附件所组成的双支路闭式回路、回路支撑架和配电箱。试验段为矩形容器，由进口段、旋涡发生段和出口段组成。旋涡发生段两端分别被隔板沿中线分隔成并联的流道，一流道两端分别与进口段和出口段相接，另一流道两端为封闭壁面。旋涡发生段中央底部设有竖直向下的抽水口。回路支撑架用于固定双支路闭式回路及配电箱。本发明实验装置可模拟旋涡夹带并实现现象直接观察及拍摄记录，可用于快堆钠池旋涡夹带现象的发生机理研究，其紧凑的一体式布置方式减少实验用地且易于移动，便于在不同条件下进行实验研究。

权利要求

1.一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置，其特征在于：包括试验段(10)、进水流量计(19)、抽水流量计(20)、进水泵(18)、抽水泵(21)、水箱(1)和管道及管道附件所组成的双支路闭式回路、回路支撑架(2)和配电箱(22)；所述试验段(10)为矩形容器，由依次连通的进口段(6)、旋涡发生段(8)和出口段(11)组成；所述进口段(6)包括相连通的渐缩段(17)和发展段(16)，发展段(16)内设有流动整直器(7)；所述旋涡发生段(8)两端分别被隔板(15)沿中线分隔成两个并联的流道，一流道两端分别与进口段(6)和出口段(11)相接，另一流道两端为封闭壁面；所述旋涡发生段(8)中央底部设有竖直向下的抽水口(9)；所述出口段(11)包括相连通的缓冲段(14)及渐扩段(13)；

所述的双支路闭式回路为：所述抽水口(9)依次用管道连接抽水流量计(20)、抽水泵(21)和水箱(1)形成一支路闭式回路；所述水箱(1)依次用管道连接进水泵(18)、温度计(5)、进水流量计(19)和进口段(6)形成另一支路闭式回路；所述出口段(11)连接至水箱(1)；所述水箱(1)底部设有排水阀(12)。

2.根据权利要求1所述的一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置，其特征在于：所述回路支撑架(2)分为上下两层，上层用于固定试验段(10)、进水流量计(19)及抽水流量计(20)，下层用于固定水箱(1)、进水泵(18)、抽水泵(21)及配电箱(22)；所述回路支撑架(2)底部设有带刹车的万向脚轮(4)。

3.根据权利要求1所述的一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置，其特征在于：所述流动整直器(7)为一组孔板组成。

4.根据权利要求1所述的一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置，其特征在于：所述试验段(10)的材质为丙烯酸塑料。

5.根据权利要求1所述的一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置，其特征在于：所述水箱(1)与进水泵(18)及抽水泵(21)均用金属软管(3)连接。

6.权利要求1至5任一项所述的用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置的实验方法，其特征在于：在进水泵(18)的驱动下，水箱(1)内的水依次沿管道流经温度计(5)、进水流量计(19)并进入试验段(10)的进口段(6)，经过渐缩段(17)后，在流动整直器(7)作用下以稳定均匀的流速通过发展段(16)；由于沿中线分隔的隔板(15)，水将从隔板的一侧进入旋涡发生段(8)，其中一部分水从同一侧流出，经缓冲段(14)和渐扩段(13)后回到水箱(1)；另一部分水在抽水泵(21)的驱动下从竖直向下的抽水口(9)流出，沿管道依次经过抽水流量计(20)和抽水泵(21)后也回到水箱(1)；隔板(15)的一侧有匀速流过的水，另一侧则是滞留区，这样就形成了均匀的切向速度；抽水口(9)则形成了大的局部向下速度；在这两个速度的作用下，旋涡发生段(8)中部会产生旋涡以至旋涡夹带现象。

说明书

一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置及实验方法

技术领域

[0001] 本发明属于核科学与技术领域，尤其是钠冷快堆安全研究领域，涉及一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置及实验方法。
技术背景

[0002] 钠冷快堆在核燃料增殖、长寿命锕系元素嬗变以及固有安全性方面具有突出优点以及具有丰富的运行经验和技术积累，一直被认为是第四代核反应堆中最具应用前景的堆
型之一。当钠池内冷却剂存在一定水平流速和较大局部向下速度时会产生旋涡夹带气体的
现象，严重威胁着反应堆安全运行。出于经济性考虑，快堆的结构相对紧凑，而紧凑的设计
又会增大冷却剂流速进而提高旋涡发生的概率。池式钠冷快堆的自由液面远大于回路式快
堆，更容易产生旋涡，而浸没在钠池中的一次泵、中间换热器、空气直接冷却器等结构使冷
却剂绕流会进一步加剧这种现象。因此，为保证快堆的安全水平，需要对旋涡夹带现象进行
深入研究以探明其发生机理。本发明正式基于这种需求提供一种用于旋涡夹带现象研究的
一体式实验装置，目的是解决利用水作为实验介质模拟旋涡夹带现象并在有限的空间内布
置可移动一体式实验装置的问题。

发明内容

[0003] 为解决上述问题，本发明提供一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置及实验方法，可在满足实验要求的前提下实现一体化紧凑布置。

[0004] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

[0005] 一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置，包括试验段10、进水流量计19、抽水流量计20、进水泵18、抽水泵21、水箱1和管道及管道附件所组成的双支路闭式回路、回路
支撑架2和配电箱22；所述试验段10为矩形容器，由依次连通的进口段6、旋涡发生段8和出
口段11组成；所述进口段6包括相连通的渐缩段17和发展段16，发展段16内设有流动整直器
7；所述旋涡发生段8两端分别被隔板15沿中线分隔成两个并联的流道，一流道两端分别与
进口段6和出口段11相接，另一流道两端为封闭壁面；所述旋涡发生段8中央底部设有竖直
向下的抽水口9；所述出口段11包括相连通的缓冲段14及渐扩段13；

[0006] 所述抽水口9依次用管道连接抽水流量计20、抽水泵21和水箱1形成一支路闭式回路；所述水箱1依次用管道连接进水泵18、温度计5、进水流量计19和进口段6；所述出口段11
连接至水箱1形成另一支路闭式回路；所述水箱1底部设有排水阀12。

[0007] 可选地，水箱1与进水泵18及抽水泵21均用金属软管3连接。

[0008] 可选地，所述回路支撑架2分为上下两层，上层用于固定试验段10、进水流量计19及抽水流量计20，下层用于固定水箱1、进水泵18、抽水泵21及配电箱22；所述回路支撑架2
底部设有带刹车的万向脚轮4。

[0009] 可选地，所述流动整直器7为一组孔板组成。

[0010] 可选地，所述试验段10的材质为丙烯酸塑料。

[0011] 和现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0012] 1、本发明实验装置，为研究快堆钠池旋涡夹带现象发生机理及热工特性的实验装置，可模拟旋涡夹带并实现现象直接观察及拍摄记录。

[0013] 2、本发明实验装置，能够在有限的空间内建立，紧凑的布置方式减少了实验装置占地。

[0014] 3、本发明实验装置，一体式结构使其易于移动，便于在不同的条件下进行实验研究。

附图说明

[0015] 图1为本发明装置主视图。

[0016] 图2为本发明装置俯视图。

具体实施方式

[0017] 为使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图及具体实施方式进行详细说明：

[0018] 如图1及图2所示，一种用于旋涡夹带现象研究的一体式实验装置，包括试验段10、进水流量计19、抽水流量计20、进水泵18、抽水泵21、水箱1和管道及管道附件所组成的双支
路闭式回路、回路支撑架2和配电箱22；所述试验段10为矩形容器，由依次连通的进口段6、
旋涡发生段8和出口段11组成；所述进口段6包括相连通的渐缩段17和发展段16，发展段16
内设有流动整直器7；所述旋涡发生段8两端分别被隔板15沿中线分隔成两个并联的流道，
一流道两端分别与进口段6和出口段11相接，另一流道两端为封闭壁面；所述旋涡发生段8
中央底部设有竖直向下的抽水口9；所述出口段11包括相连通的缓冲段14及渐扩段13。所述
抽水口9依次用管道连接抽水流量计20、抽水泵21和水箱1形成一支路闭式回路；所述水箱1
依次用管道连接进水泵18、温度计5、进水流量计19和进口段6形成另一支路闭式回路；所述
出口段11连接至水箱1；所述水箱1底部设有排水阀12，水箱1与进水泵18及抽水泵21均用金
属软管3连接。

[0019] 如图1及图2所示，所述回路支撑架2分为上下两层，上层用于固定试验段10、进水流量计19及抽水流量计20，下层用于固定水箱1、进水泵18、抽水泵21及配电箱22；所述回路
支撑架2底部设有带刹车的万向脚轮4。

[0020] 如图1所示，所述流动整直器7为一组孔板组成。

[0021] 如图1所示，所述试验段10的材质为丙烯酸塑料。

[0022] 实施例一

[0023] 如图1及图2所示，在进水泵18的驱动下，水箱1内的水依次沿管道流经温度计5、进水流量计19并进入试验段10的进口段6，经过渐缩段17后，在流动整直器7作用下以稳定均
匀的流速通过发展段16。由于沿中线分隔的隔板15，水将从隔板的一侧进入旋涡发生段8，
其中一部分水从同一侧流出，经缓冲段14和渐扩段13后回到水箱1。另一部分水在抽水泵21
的驱动下从竖直向下的抽水口9流出，沿管道依次经过抽水流量计20和抽水泵21后也回到
水箱1。隔板15的一侧有匀速流过的水，另一侧则是滞留区，这样就形成了均匀的切向速度；
抽水口9则形成了较大的局部向下速度。在这两个速度的作用下，旋涡发生段8中部会产生
旋涡以至旋涡夹带现象。

[0024] 实施例二

[0025] 如图1所示，松开万向脚轮4的刹车后，所述一体式实验装置可直接移动。

[0026] 以上内容仅用来说明本发明，让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能认定本发明的具体实施方式仅限于此。凡根据本发明精神实质所作的等效
变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。