CN110318992B - 一种高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，包括高温熔盐泵、可视化管道、进料罐、稳流罐、加热装置、辅助加热装置和高速摄影机，所述高温熔盐泵与可视化管道和稳流罐闭环连通；所述进料罐与稳流罐连通；所述进料罐上设有加热装置，用于加热进料罐内部的介质；所述辅助加热装置用于加热闭环连通的管道；所述高速摄影机位于所述可视化管道附件，用于采集空化时气泡分布的图像。本发明采用局部加热与保温材料相结合的结构，降低了试验过程中的能源消耗，同时设计了的可视化结构，可以完成高温熔盐介质翼型空化可视化试验。
Description
技术领域
本发明涉及高温介质可视化实验领域，特别涉及一种高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置。
背景技术
盐类熔化后形成的熔融体即为熔盐，而熔盐泵就是一种用于输送高温金属盐的泵。熔盐泵被广泛应用在三聚氰胺、制盐、制碱及尿素等化工流程中。同时，随着现代科技的发展，熔盐泵在太阳能发电、熔盐反应堆中也有了一席之地。随着应用面的逐渐拓宽，对熔盐泵的各项性能要求也逐渐提高，这就需要研发新型的试验装置来满足高温熔盐介质下的泵性能测试。在高温熔盐介质下的翼型空化试验还鲜有人完成，因此还未有专门设计的用于高温熔盐介质下的可视化试验装置。而现有的翼型空化可视化试验台鲜有考虑高温影响的，尤其是本发明所涉及的高温熔盐介质，若直接使用现有的翼型空化可视化试验台，一方面可视化管道段不耐高温，另一方面热传导将会导致高速摄影装置损坏或者调整高速摄影装置的距离后影响试验效果。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，采用局部加热与保温层相结合的结构，降低了试验过程中的能源消耗，同时设计了的可视化结构，可以完成高温熔盐介质翼型空化可视化试验。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，包括高温熔盐泵、可视化管道、进料罐、稳流罐、加热装置、辅助加热装置和高速摄影机，所述高温熔盐泵与可视化管道和稳流罐闭环连通；所述进料罐与稳流罐连通；所述进料罐上设有加热装置，用于加热进料罐内部的介质；所述辅助加热装置用于加热闭环连通的管道；所述高速摄影机位于所述可视化管道附近，用于采集空化时气泡分布的图像。
进一步，所述可视化管道包括外壳、内壳、孔板、密封压板、试验翼型和冷却系统，所述内壳两端固定密封压板，两所述密封压板之间固定外壳，所述内壳与外壳之间设有空腔，所述空腔的一端安装孔板，所述孔板与空腔连通，所述冷却系统输入端与孔板连接，所述冷却系统输出端与空腔的另一端连接；所述孔板内设有沿气体流动方向的渐缩孔；所述试验翼型安装在内壳的内部。
进一步，所述冷却系统包括压缩机和冷却装置，所述压缩机与孔板、空腔的另一端和冷却装置闭环连接。
进一步，所述可视化管道的两端分别安装压力表I和压力表II，所述可视化管道两端与压力表I、压力表II之间的距离不得小于4倍的管路直径。
进一步，还包括出料罐，所述出料罐通过出料阀门与高温熔盐泵和稳流罐之间的管路水平最低处连接；所述高温熔盐泵和稳流罐之间的管路与水平面夹角至少5°。
进一步，所述辅助加热装置包裹位于闭环连通的管道的水平最低处，被包裹的管道长度不得少于闭环连通的管道长度的1/5。
进一步，所述进料罐与出料罐的容积不得少于整体高温熔盐介质闭式回路总容积的1.05倍。
进一步，所述可视化管道进口处设有整流栅；所述高温熔盐泵和稳流罐之间的管路上安装流量计。
进一步，所述进料罐的上端安装有调压装置，用于试验过程中的压力系统调整以及试验结束后的加压出料。
进一步，所述稳流罐上设有高温温度计，用于测量稳流罐内物料温度；所述稳流罐上安装观察孔。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，设计了新结构的可视化结构，可以减少热传导，保护高速摄影装置，完成高温熔盐介质翼型空化可视化试验。
2.本发明所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，进料罐与出料罐调换位置的设计保证了试验前后的介质采集与循环利用。
附图说明
图1为本发明所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置原理图。
图2为本发明所述的可视化管道结构图。
图中：
1-高温熔盐泵；2-熔盐泵冷却装置；3-电机；4-压力表I；5-压力表II；6-整流栅；7-可视化管道；8-主回路阀门；9-进料罐；10-稳流罐；11-出料罐；12-辅助加热装置；13-流量计；14-进料阀门；15-出料阀门；16-保温层；17-高速摄影机；18-调压装置；19-加热装置；101-观察孔；102-高温温度计；701-外壳；702-内壳；703-孔板；704-密封压板；705-压缩机；706-冷却装置；707-试验翼型。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，主要包括高温熔盐泵1、压力表I4、压力表II5、可视化管道7、主回路阀门8、进料罐9、稳流罐10、出料罐11、辅助加热装置12、流量计13、保温层16、高速摄影机17和调压装置18；其中，所述高温熔盐泵1、压力表I4、压力表II5、可视化管道7、主回路阀门8、稳流罐10、辅助加热装置12、流量计13、保温层16以及管道共同组成高温熔盐介质闭式回路；所述进料罐9的下端出口与稳流罐10的上端通过进料阀门14相连，所述进料罐9的上端安装有调压装置18，用于加压出料。所述出料罐11的上端与闭式回路底部的管道通过出料阀门15相连；所述高温熔盐泵1由电机3驱动，在高温熔盐泵1与电机3之间安装有熔盐泵冷却装置2；所有非垂直过流部件均需水平面保持至少5°的角度，以防止试验结束后排出介质时出现介质残留的情况。所述辅助加热装置12包裹位于闭环连通的管道的水平最低处，被包裹的管道长度不得少于闭环连通的管道长度的1/5。述进料罐9与出料罐11的容积不得少于整体高温熔盐介质闭式回路总容积的1.05倍。管道上包裹保温层16。
如图2所示，本发明所述可视化管道7主要采用透明耐高温高压材料制作，采用双层壁面结构，具体结构为所述可视化管道7包括外壳701、内壳702、孔板703、试验翼型707、密封压板704和冷却系统，所述内壳702两端固定密封压板704，两所述密封压板704之间固定外壳701，所述内壳702与外壳701之间设有空腔，所述空腔的一端安装孔板703，所述孔板703与空腔连通，所述冷却系统输入端与孔板703连接，所述冷却系统输出端与空腔的另一端连接；所述孔板703内设有沿气体流动方向的渐缩孔。在可视化管道7的入口前还安装有整流栅。所述冷却系统包括压缩机705和冷却装置706，所述压缩机705与孔板703、空腔的另一端和冷却装置706闭环连接。所述试验翼型707安装在内壳702的内部
在实际应用过程中，实验步骤如下：
首先将试验翼型707安装在内壳702内部。
闭合进料阀门14与出料阀门15，通过加热装置19对进料罐9内部的介质进行加热，当介质熔化为液体后，开启进料阀门14，同时开启高温熔盐泵1与辅助加热装置12，待运行10分钟之后，关闭料阀门14，此时高温熔盐介质闭式回路内已经充满熔盐介质。在高温熔盐泵1、辅助加热装置12以及保温层16的共同作用下，介质将会保持一定的温度不变。
在高温介质进入高温熔盐介质闭式回路前，首先启动压缩机705与冷却装置706，气体在压缩机705的作用下，在可视化管道7的空腔内循环：气体经过冷却装置706的降温处理后，通过孔板703进入外壳701与内壳702之间的空腔。
在试验过程中，加热装置19保持开启状态实现保温，确保残留在进料罐9内的介质依然保持液态。通过调整主回路阀门8来调节主回路内部的流量。通过调压装置18与进料阀门14配合的方式来调节高温熔盐介质闭式回路内的系统压力。
通过调整系统压力与流量，来测试试验翼型707在不同工况下的内部流动状况，通过高速摄影机17记录内部流态，通过压力表I4、压力表II5采集可视化管道7的进出口压力参数，通过流量计13采集系统流量参数，完成高温熔盐介质翼型空化可视化试验。
当试验结束之后，开启进料阀门14与出料阀门15，同时保持高温熔盐泵1与辅助加热装置12的运行，待所有介质均流入出料罐11后，关闭高温熔盐泵1、辅助加热装置12以及进料阀门14与出料阀门15。待出料罐11内部的介质冷却结晶之后，调换进料罐9与出料罐11的位置，为下次的试验做准备。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，其特征在于，包括高温熔盐泵(1)、可视化管道(7)、进料罐(9)、稳流罐(10)、加热装置(19)、辅助加热装置(12)和高速摄影机(17)，所述高温熔盐泵(1)与可视化管道(7)和稳流罐(10)闭环连通；所述进料罐(9)与稳流罐(10)连通；所述进料罐(9)上设有加热装置(19)，用于加热进料罐(9)内部的介质；所述辅助加热装置(12)用于加热闭环连通的管道；所述高速摄影机(17)位于所述可视化管道(7)附近，用于采集空化时气泡分布的图像；所述可视化管道(7)包括外壳(701)、内壳(702)、孔板(703)、密封压板(704)、试验翼型(707)和冷却系统，所述内壳(702)两端固定密封压板(704)，两所述密封压板(704)之间固定外壳(701)，所述内壳(702)与外壳(701)之间设有空腔，所述空腔的一端安装孔板(703)，所述孔板(703)与空腔连通，所述冷却系统输入端与孔板(703)连接，所述冷却系统输出端与空腔的另一端连接；所述孔板(703)内设有沿气体流动方向的渐缩孔；所述试验翼型(707)安装在内壳(702)的内部。
2.根据权利要求1所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，其特征在于，所述冷却系统包括压缩机(705)和冷却装置(706)，所述压缩机(705)与孔板(703)、空腔的另一端和冷却装置(706)闭环连接。
3.根据权利要求1所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，其特征在于，所述可视化管道(7)的两端分别安装压力表I(4)和压力表II(5)，所述可视化管道(7)两端与压力表I(4)、压力表II(5)之间的距离不得小于4倍的管路直径。
4.根据权利要求1所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，其特征在于，还包括出料罐(11)，所述出料罐(11)通过出料阀门与高温熔盐泵(1)和稳流罐(10)之间的管路水平最低处连接；所述高温熔盐泵(1)和稳流罐(10)之间的管路与水平面夹角至少5°。
5.根据权利要求4所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，其特征在于，所述辅助加热装置(12)包裹位于闭环连通的管道的水平最低处，被包裹的管道长度不得少于闭环连通的管道长度的1/5。
6.根据权利要求4所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，其特征在于，所述进料罐(9)与出料罐(11)的容积不得少于整体高温熔盐介质闭式回路总容积的1.05倍。
7.根据权利要求4所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，其特征在于，所述可视化管道(7)进口处设有整流栅(6)；所述高温熔盐泵(1)和稳流罐(10)之间的管路上安装流量计(13)。
8.根据权利要求1所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，其特征在于，所述进料罐(9)的上端安装有调压装置(18)，用于试验过程中的压力系统调整以及试验结束后的加压出料。
9.根据权利要求1所述的高温熔盐介质翼型空化可视化试验装置，其特征在于，所述稳流罐(10)上设有高温温度计(102)，用于测量稳流罐(10)内物料温度；所述稳流罐(10)上安装观察孔(101)。
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