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原文传递微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置及方法

专利名称：	微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置及方法
摘要：	本发明公开微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，包括有通过管道依次连接的水箱、第一阀门、过滤器、高压恒流泵、质量流量计、第二阀门、加热测试系统、第五阀门、冷凝器、背压阀及浮子流量计，浮子流量计还通过管道与水箱连通；第二阀门与加热单元之间的管道上还设置有第一温度传感器；还包括有数据采集及显示系统，质量流量计、加热测试系统及浮子流量计均与数据采集及显示系统连接。该装置解决了现有技术中存在的高热流过冷沸腾测试平台成本高、运行可靠性低，试验参数不稳定的问题。还公开了微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安理工大学
发明人：	颜建国;郑书闽;郭鹏程;王帅;李文博
专利状态：	有效
申请日期：	2022-11-03T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-31T00:00:00+0800
申请号：	CN202211372113.5
公开号：	CN115656257A
代理机构：	西安弘理专利事务所
代理人：	徐瑶
分类号：	G01N25/20;G01M10/00;G;G01;G01N;G01M;G01N25;G01M10;G01N25/20;G01M10/00
申请人地址：	710048 陕西省西安市碑林区金花南路5号
主权项：	1.微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，包括有通过管道依次连接的水箱(1)、第一阀门(2)、过滤器(3)、高压恒流泵(4)、质量流量计(5)、第二阀门(6)、加热测试系统、第五阀门(18)、冷凝器(19)、背压阀(20)及浮子流量计(21)，浮子流量计(21)还通过管道与水箱(1)连通；第二阀门(6)与加热单元之间的管道上还设置有第一温度传感器(7)；还包括有数据采集及显示系统(22)，质量流量计(5)、加热测试系统及浮子流量计(21)均与数据采集及显示系统(22)连接。 2.根据权利要求1所述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，所述加热测试系统包括有依次连接形成回路的回热器(8)、第三阀门(10)、预热段(11)、第一变径接头(40)、试验加热段(14)、第二变径接头(41)及第四阀门(17)，第四阀门(17)通过管道与回热器(8)连接；回热器(8)与第三阀门(10)之间的管道上设置有第二温度传感器(9)，预热段(11)与第一变径接头(40)之间的管道上设置有压力变送器(12)及第三温度传感器(13)；第二变径接头(41)与第四阀门(17)之间的管道上设置有第四温度传感器(15)；还包括有压差变送器(16)，压差变送器(16)通过两个管道分别与试验加热段(14)进口端及试验加热段(14)出口端连接；第二温度传感器(9)、压力变送器(12)、第三温度传感器(13)、第四温度传感器(15)及压差变送器(16)均与数据采集及显示系统(22)连接。 3.根据权利要求2所述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，所述回热器(8)为S型双层套管，包括有内管(38)及外管(39)，其中内管(38)的一端为热流体进口端(34)，内管(38)的另一端为热流体出口端(35)，热流体进口端(34)通过管道与第四阀门(17)连接，热流体出口端(35)通过管道与第五阀门(18)连接；外管(39)靠近热流体进口端(34)处的侧壁设有回热器的冷流体出口端(36)，外管(39)靠近热流体出口端(35)处的侧壁设有回热器的冷流体进口端(37)；回热器的冷流体出口端(36)通过管道与第三阀门(10)连接，回热器的冷流体进口端(37)通过管道与第二阀门(6)连接。 4.根据权利要求3所述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，所述预热段(11)包括有在第三阀门(10)与第一变径接头(40)之间的管道上设置的第三交流极板(29)及第四交流极板(30)，第三交流极板(29)与第四交流极板(30)之间通过导线连接有第二变压器(33)，还包括有形成闭合回路的第二交流电源(31)与第二调压器(32)。 5.根据权利要求3所述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，所述试验加热段(14)包括有在第一变径接头(40)与第二变径接头(41)之间的微小通道，微小通道外壁上设置有第一交流极板(23)与第二交流极板(24)，第一交流极板(23)与第二交流极板(24)之间微小通道的管壁上设置有由若干组热电偶丝组成的热电偶丝单元(25)，第一交流极板(23)与第二交流极板(24)之间通过导线连接有第一变压器(28)，还包括有形成闭合回路的第一交流电源(26)及第一调压器(27)；压差变送器(16)的一端通过管道连接到第一变径接头(40)与第一交流极板(23)之间的微小通道上，压差变送器(16)的另一端通过管道连接到第二变径接头(41)与第二交流极板(24)之间的微小通道上。 6.微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量方法，采用上述权利要求1-5任意一项所述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤一，关闭测量装置电源，拆开第一阀门(2)、第二阀门(6)、第三阀门(10)、第四阀门(17)和第五阀门(18)，利用高压氮气先分段吹扫试验回路，再依次连接各个阀门，连接完成后，再度利用高压氮气吹扫试验回路，确保管道畅通无泄漏；步骤二，检查电路，确保无断线、漏电现象；打开第一阀门(2)、第二阀门(6)、第三阀门(10)、第四阀门(17)和第五阀门(18)，打开数据采集及显示系统(22)，保障各传感器工作正常；步骤三，往水箱(1)中通入流体；启动高压恒流泵(4)，设定试验所需的质量流量；待流体在试验回路中完成多轮循环后，调节背压阀(20)，使试验回路达到设定压力；步骤四，调节试验加热段(14)的第一调压器(27)，进而控制第一变压器(28)对试验加热段(14)输出所需的加热功率，使得试验加热段(14)上保持稳定的热流密度；步骤五，调节预热段(11)的第二调压器(32)，控制第二变压器(33)输出稳定的加热功率，使得试验加热段(14)流体进口处的流体温度达到预设的初始进口温度，待试验数据稳定后，利用数据采集及显示系统(22)记录此时测量装置中所有监测仪器测量得到的相关试验数据；随后，逐步调节预热段(11)中第二调压器(32)的加热功率，使试验加热段(14)流体进口处流体的进口温度达到下一预设值，待试验数据稳定后，再度记录下测量装置中所有监测仪器测量得到的相关试验参数；重复上述过程，直至试验加热段(14)流体进口处的流体温度达到预设的最高进口温度，完成全部试验数据的采集测量工作；步骤六，逐步降低预热段(11)及试验加热段(14)对应管道上的加热功率，待功率降低至0后，关闭第一变压器(28)和第二变压器(33)；接着，调节背压阀(20)，使试验回路压力降至常压；最后，关闭数据采集及显示系统(22)。