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一种单管两相流动不稳定性实验装置及其实验方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-09-01 14:58:36

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张芳 | 2023-09-01 14:58:36

本发明采用的技术方案是:一种单管两相流动不稳定性实验装置,包括泵体和实验段,所述泵体与所述实验段通过管路单相循环连接,并在管道不同节点处设置多个压力传感器、多个温度传感器和多个流量计;所述泵体用于泵出或者泵入单相的实验介质,所述实验段用于加热单相的所述实验介质并形成两相状态;所述泵体的输出端与所述实验段的输入端之间设置有阻尼稳压箱,所述阻尼稳压箱用于泵出的单相的所述实验介质的压力与流量调节;所述实验段的输出端与所述泵体的输入端之间设置有冷凝稳压箱,所述冷凝稳压箱用于处理两相的所述实验介质并输出单相的所述实验介质,经由过滤器和冷凝器至所述泵体。

本发明公开一种单管两相流动不稳定性实验装置及其实验方法,包括泵体和实验段,所述泵体与所述实验段通过管路单向循环连接;所述泵体用于泵出或者泵入单相的实验介质,所述实验段用于加热单相的所述实验介质并形成两相状态;所述泵体的输出端与所述实验段的输入端之间设置有阻尼稳压箱,所述阻尼稳压箱用于泵出的单相的所述实验介质的压力与流量调节;所述实验段的输出端与所述泵体的输入端之间设置有冷凝稳压箱,所述冷凝稳压箱用于处理两相的所述实验介质并输出单相的所述实验介质,经由过滤器和冷凝器至所述泵体;本实验装置通过在实验段两端分别设置稳压箱,构建一个针对单管的合理,准确,便于理论分析的两相流动不稳定性测试系统。

两相流动和传热广泛应用于航空、航天、航海、石油、化工、能源、动力、空调、制冷、电子、交通、生物医学等众多工业领域内的有关系统和设备,两相流动和传热问题引起了人们经久不衰的研究兴趣。其中两相流动不稳定性涉及到管路振动,系统流量、系统压力、管壁面温度的振荡,使得系统中的设备承受到持续的力和热的冲击,容易引发了设备性能和可靠性的降低以至设备损坏。此外,当出现两相流动不稳定现象时,系统中流量、压力的振荡和偏移也给系统的流量、压力调控带来了困难。两相流不稳定性是目前研究的一个重要分支和难点。因此,弄清两相流动不稳定性机理,系统设备的振荡响应机制,形成准确有效的两相流动不稳定性预测方法和不稳定性抑制方法是非常必要的。在实验方面,这依赖于构建合理,准确,便于理论分析的两相流动不稳定性测试系统。

如中国实用新型专利(公告号:CN208721532U)在2019年公开了一种气液两相流流动特性的测试装置,系统设置一定长度的低洼管道,可模拟气液两相在低洼管道中的流动特性;在低洼管道的四个转折点处均设置可调节角度的钢丝软管,可模拟不同管道倾角下气液两相流的流动特性;装置采用气液在线混合方式制备气液两相流,模拟实际生产管道中气液两相的流动特性。但是该测试装置气液两相的输入是两条并联管道,而且管路上设置的部件容易对流体产生影响,带来压力、流量等的波动。

通常来说,同具有多根并联管路的并联管系统相比,一个只包含单根管路没有旁支的系统,其不稳定性测试和分析要更为复杂。对于只有单根管路的常规两相流动系统而言,系统中的很多部件如泵、阀、过滤器、冷凝器、管路等对于系统的流动不稳定性都产生了影响,因此这些因素都应纳入不稳定性分析,而这给不稳定性测试和分析带来了困难。

因此,构建一个针对单管的合理,准确,便于理论分析的两相流动不稳定性测试系统是必要的,该系统应当有能力隔绝诸如泵,过滤器,冷凝器等一些研究者暂时不希望引入到不稳定性分析中的部件对测试的影响。

湖北文理学院是省属全日制普通本科高等院校,位于全国历史文化名城、湖北省域副中心城市—襄阳市,地处中华民族智慧化身诸葛亮的故居—古隆中。学校办学历史最早可以追溯到创办于1958年的襄阳师范专科学校;1966-1978年,武汉大学襄阳分校在此设立;1998年3月,襄阳师范高等专科学校、襄樊职业大学、襄樊教育学院合并组建襄樊学院;2000年7月,湖北省工艺美术学校整体并入;2012年2月,更名为湖北文理学院。是硕士学位授予单位、中央和地方共建高校、教育部本科教学工作水平评估优秀学校、全国普通高等学校毕业生就业工作先进集体、全国民族团结进步模范集体。

本发明的有益效果是:1、本单管两相流动不稳定性实验装置的连接方式简单,能够实现单管两相循环流动,通过将实验段和泵体所在侧设备隔离开来,实验段的压力、流量扰动不会传递到泵等设备,这减少了泵等设备受到的压力流量的冲击,增加了这些设备工作的稳定性和可靠性;2、泵体等非实验段设备所产生的流量压力的扰动也不会传递到实验段,这让研究者专注于测试分析实验段中管路及相关部件在两相流动不稳定现象中的响应机制,无需考虑实验段外的因素对流动不稳定性的影响;3、所述阻尼稳压箱通过较大的容积和所述阻尼隔膜对稳压箱中的压力扰动进行能量的耗散,进而减小压力扰动幅值,起到稳压作用,实现稳压后的液态制冷剂将流入实验段,完成相关不稳定性测试;4、所述冷凝稳压箱中的冷凝速率能够控制冷凝稳压箱中制冷剂由气相转化为液相的速率,进而实现对稳压箱压力的调控,而所述半导体制冷装置和所述加热膜的设置能够使这种调节更为精细。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。