一种气液两相流气泡模拟探测装置的制作方法

本实用新型涉及一种气液两相流气泡模拟探测装置。

背景技术：

目前我国多数核电站采用的是压水堆，其特点是对轻水加压使其沸点提高，理论上是不允许核反应堆堆芯内部沸腾产生气泡的，但随着反应堆设计功率的不断提高，实际运行中在高功率情况下堆芯中存在着热点，而在热点中的温度可能大于加压轻水的沸点而产生气泡。从传热学的角度来看气泡对于热的传递与吸收在反应堆中起到负面作用。因此需要一种气泡探测器能够对堆芯内部产生气泡的大小，以及气泡产生的位置、速度等进行检测。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本实用新型提供了一种气液两相流气泡模拟探测装置。

一种气液两相流气泡模拟探测装置，该装置包括旋转气泡生成机构、气泡上升管道4和两个电导网格探测器5；

所述旋转气泡生成机构包括导气管腔2、旋转机构3、气箱6和空压机7，旋转机构3采用套筒式结构，外套筒31和内套筒32之间的间隙中由上至下依次设有第一密封圈33、滚珠轴环34和第二密封圈35；外套筒31的底部设有法兰与导气管腔2固定连接，内套筒32的顶部设有法兰与气泡上升管道4转动连接；导气管腔2的侧面圆周上等角度分布有气体管道8，气箱6上设有多个出气口，出气口上分别设有阀门61；所述气体管道8的一端伸入旋转机构3 内部，另一端一一对应连接至气箱6的出气口，气箱6的进气口连接至空压机7；

上下两个电导网格探测器5安装在气泡上升管道4的上端，并相互平行；所述电导网格探测器5包括上下两块导线板，导线板的中部为通孔，在通孔内均匀排布有一排导电丝线，上下导线板的导电丝线相互垂直，且不接触；下导线板的导电丝线为信号输入端，上导线板的导电丝线为信号接收端，每个导电丝线独立进行信号的输入或输出。

所述导电丝线采用不锈钢丝或锰铜丝。

所述气箱6上设有多个直径不同的出气口，且气体管道8的直径与其相对应的出气口的直径相同。

所述外套筒31的内表面和内套筒32的外表面打磨光滑，以提高密封圈的密封性能。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型利用空压机产生气泡，通过气箱上的阀门以及旋转机构来调节气泡模拟气液两相流，通过两个电导网格探测器进行测量，具有测量速度快、时间分辨率高、精度高的特点。

附图说明

图1为一种气液两相流气泡模拟探测装置；

图2为旋转机构示意图；

图3为电导网格探测器的示意图。

标号说明：1-底座，2-导气管腔，3-旋转机构，4-气泡上升管道，5-电导网格探测器，6-气箱，7-空压机，8-气体管道，31-外套筒，32-内套筒，33-第 一密封圈，34-滚珠轴环，35-第二密封圈，61-阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

图1为本实用新型一种气液两相流气泡模拟探测装置，该装置包括旋转气泡生成机构、气泡上升管道4和两个电导网格探测器5；装置通过底座1支撑，其内充满导电液体，本实施例中采用水。

所述旋转气泡生成机构包括导气管腔2、旋转机构3、气箱6和空压机7，旋转机构3在于通过旋转使产生气泡的范围能够完全覆盖整个电导网格探测器的探测范围，其采用套筒式结构，外套筒31和内套筒32均采用304型不锈钢，其间隙中由上至下依次设有第一密封圈33、滚珠轴环34和第二密封圈35，第一密封圈33和第二密封圈35均采用橡胶弹簧密封圈，可以始终保持橡胶密封瓣始终贴合于套筒表面；外套筒31的内表面和内套筒32的外表面打磨光滑，以提高密封圈的密封性能。本装置保证了旋转机构3的密封率为99％以上，在实验过程中水的渗漏几乎可忽略不计。外套筒31的底部设有法兰与导气管腔2固定连接，内套筒32的顶部设有法兰与气泡上升管道4转动连接；导气管腔2的侧面圆周上等角度且间隔分布有四路直径为2mm的气体管道8和四路直径为1mm的气体管道8，相对应地，气箱6上间隔设有四个直径为2mm的出气口和四个直径为1mm的出气口，出气口上分别设有针型气阀，使各出气口可以独立调节气体释放的快慢，从而调节气泡的大小。所述气体管道8的一端伸入旋转机构3内部，另一端通过等直径的导气软管一一对应连接至气箱6的出气口，气箱6的进气口连接至空压机7。气箱6为长约半米，直径 为10cm的圆柱状不锈钢密封管，其作用在于储存压缩空气，同时使刚充入的气体充分的稳定下来，起到缓冲作用。

上下两个电导网格探测器5安装在气泡上升管道4的上端，并相互平行。在电导网格探测器5下方为长150cm的气泡上升段，使气泡在下方生成后能平稳上升，同时有一个相对稳定的初速度。

所述电导网格探测器5包括上下两块导线板，导线板的中部为方形通孔，与气泡上升管道4的100mm×100mm方形流道相对应。在通孔内均匀排布有19根不锈钢导电丝线，相互间距5mm，并要求导电丝线紧绷，不下垂。上下导线板的导电丝线间隔1.5mm，且相互垂直，分别代表X向和Y向；下导线板的导电丝线为信号输入端，其上设有信号输入插口，19个信号输入插口组成信号输入串口；上导线板的导电丝线为信号接收端，其上设有信号输出插口，19个信号输出插口组成信号输出串口；方便连接仪器和信号处理。每个导电丝线独立进行信号的输入或输出，通过导电液体实现上下导电丝线的导通。正常运行时，在任意一根信号输入线上输入一个电压信号时，在与该线相互垂直的信号接收线上就会有相应的电压信号出现，此时如果有一个气泡刚好接触到了下面的信号输入线，或位于信号输入线和对应的信号接收线之间，由于气泡相对于水导电能力几乎为零，对应信号接收线的信号就会消失或者大大减弱。因此可以确定在此时间节点在相应的XY位点有气泡。

上下两个电导网格探测器5的下导电丝线的间距为60mm。这个距离与生成气泡的上升速度有关，经测试气泡的上升速度一般在0.3m/s，则气泡通过两层丝网的时间t＝0.2s。这对于一般探测器而言，反应时间已经足够，同时能够保证有清晰的时间分辨率，然后通过v＝s/t来求出气泡的上升速度。