CN112489832B - 一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪及方法，属于实验设备领域。热工自然循环实验仪中的无级流速调节装置中，在流速调节管上设有进流口和出流口；且沿流速调节管内流体流动方向，进流口不位于出流口的上游；进流口和出流口分别与第一水箱相连构成第一循环回路，第一水泵为调速水泵。通过调节水泵可改变进水流速，在流速调节管内实现水塞效应，从而实现对热工自然循环实验仪中流体的流速调节。另外，本发明还可以循环管路的顶部开口并外接排气补水装置，用于定期抽吸循环管路中产生的气体并补充流体的损耗。本发明的无级流速调节装置能够根据实际需要，将热工自然循环实验仪中的流体流速调节至所需值，实现无级变速调节。

Description

一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪及方法

技术领域

本发明属于实验仪器领域，具体涉及一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪及方法。

背景技术

热工自然循环实验仪是一种用于模拟核反应堆中的自然循环过程的试验仪器。所谓自然循环，是指在闭合回路里不依赖外界动力源，仅仅利用冷热流体之间的密度差和高低位差产生的驱动压力，克服沿程管道的局部阻力、摩擦阻力等之后，形成的一种循环流动。

在此类热工自然循环实验仪中，需要模拟不同流速下的运行工况，因此需要对其中的管内流速进行调节。传统的流速调节是通过阀门来实现的，但是由于自然循环流动形成的流速较小，普通阀门的流量曲线又很难保证是线性的，因此采用普通阀门实现准确的低流速控制较为困难。而专用的阀门较为昂贵，针对仅用于试验的热工自然循环实验仪而言，其造价成本过高，难以推广使用。因此，如何实现热工自然循环实验仪中低流速下的流速控制，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪及方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其包括循环管道、冷却器、流速测量装置、无级流速调节装置、加热器和排气补水装置；

所述循环管道由顶部水平管、底部水平管和两条侧部竖向管首尾相连而成；所述冷却器和加热器分别布置于两条侧部竖向管上，循环管道内的流体流经冷却器和加热器，在管内形成密度差实现流体的自然循环；

所述流速测量装置设置于循环管道上，用于测量管内流体的流速；

所述无级流速调节装置包括第一水箱、流速调节管、进流口、出流口和第一水泵，所述流速调节管连接于所述循环管道中，流速调节管上设有进流口和出流口；且沿流速调节管内流体流动方向，进流口不位于出流口的上游；进流口和出流口分别与第一水箱相连构成第一循环回路，且第一循环回路上设有驱动第一水箱内流体不断注入进流口而出流口中的流体不断回到第一水箱的第一水泵，所述第一水泵为调速水泵；

所述排气补水装置用于排出所述顶部水平管中蓄积的水汽并补足管内水的损耗。

作为优选，所述的排气补水装置包括排气管、第二水箱、文丘里管、第二水泵、连接管路和第三水箱；所述第二水泵、文丘里管和第三水箱通过连接管路首尾相连形成第二循环回路，第二循环回路与第三水箱的接口均位于液面以下；所述排气管连接于所述顶部水平管中，排气管的顶部设有带阀门的顶部接口，排气管的底部设有带阀门的底部接口，所述底部接口通过管道接入第二水箱的液面下方，所述顶部接口通过管路连接所述文丘里管的喉管段。

作为优选，所述第一水泵为无级变频调速水泵。

作为优选，所述流速测量装置为文丘里流速测量装置。

作为优选，还包括温度测量装置，温度测量装置由位于所述冷却器和加热器前后端的4个温度探头以及与4个温度探头相连的温度巡检仪组成。

作为优选，还包括排空阀，排空阀设置于所述底部水平管的底部。

作为优选，还包括测压装置，所述测压装置包括测压管、侧压排和测压口，若干所述测压口分布于整条循环管道沿程的不同位置，每个测压口均通过一条测压管连接至侧压排上。

作为优选，所述冷却器为由冷却水制冷的换热器；所述加热器内置加热棒和温度传感器，且加热棒在温度传感器的反馈控制下，由热泵调节箱调节加热功率。

作为优选，所述冷却器的所处高度高于加热器的所处高度，所述循环管道整体通过铰接架设于支撑架上，能够绕铰接位置改变整个循环管道所处的平面与水平面之间的夹角。

第二方面，本发明提供了一种如前述热工自然循环实验仪的运行方法，其步骤如下：

S1：在循环管道内注满流体，然后开启所述冷却器和加热器，使加热器所在位置的管内流体受热升温，而冷却器所在位置的管内流体放热降温，两条侧部竖向管内的流体出现密度差，在密度差的驱动下流体形成自然循环流动；

S2：利用流速测量装置测量管内流体的流速判断是否满足试验要求，当循环管道内的实际流速低于目标流速时，调整冷却器和加热器的功率提高管内流速；当循环管道内的实际流速高于目标流速时，启动所述的第一水泵，使第一水箱内的流体不断注入进流口并从出流口回到第一水箱中，在流速调节管内形成水塞效应；通过调节第一水泵的功率改变水塞效应导致的流动阻力，使循环管道内的实际流速等于目标流速，保持第一水泵的功率恒定，完成流速调节；

S3：当所述顶部水平管内出现水汽聚集时，启动所述第二水泵，使第三水箱中的水通过文丘里管，在其喉管段形成文丘里负压抽吸效应，将顶部水平管内聚集的气液混合物抽吸至文丘里管，并通过第二循环回路中注入第三水箱；而所述顶部水平管内因水汽被抽吸导致的负压则促使第二水箱内的水被抽吸至顶部水平管内，保持循环管道内处于满流状态。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

本发明的热工自然循环实验仪中设计了由水塞效应调节的无级流速调节装置中，其通过在流速调节管上设置进流口和出流口，且沿流速调节管内流体流动方向，进流口不位于出流口的上游。该装置通过调节水泵可改变进流口和出流口之间的进水流速，在流速调节管内实现水塞效应，从而实现对热工自然循环实验仪中流体的流速调节。本发明的无级流速调节装置能够根据实际需要，将热工自然循环实验仪中的流体流速调节至所需值，实现无级变速调节。另外，本发明还可以循环管路的顶部开口并外接排气补水装置，用于定期抽吸循环管路中产生的气体并补充流体的损耗。

附图说明

图1为具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪结构示意图；

图2为文丘里流速测量装置的结构示意图；

图3为无级流速调节装置的结构示意图；

图4为排气补水装置的结构示意图；

图5为带有测压装置的热工自然循环实验仪的结构示意图；

图6为热工自然循环实验仪在支撑架上的铰接示意图；

图7为另一种带有微流速测量装置的热工自然循环实验仪结构示意图；

图8为图7中微流速测量装置的示意图。

图中附图标记为：循环管道1、冷却器2、流速测量装置3、无级流速调节装置4、加热器5、排气补水装置6、排空阀7、温度测量装置8、测压管9、侧压排10、测压口11、排液容器12、支撑架13、文丘里测压管301、文丘里流速仪302、第一电极311、第二电极312、直流电源313、图像拍摄设备314、数据处理装置315、测量管道316、第一水箱401、流速调节管402、进流口403、出流口404、第一水泵405、排气管601、第二水箱602、文丘里管603、第二水泵604、连接管路605、第三水箱606。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其核心部件包括循环管道1、冷却器2、流速测量装置3、无级流速调节装置4、加热器5和排气补水装置6。

循环管道1与常规的自然循环实验装置类似，由顶部水平管、底部水平管和两条侧部竖向管首尾相连而成，近似呈矩形，其拐弯位置具有圆形倒角。循环管道1的一侧侧部竖向管上设有对管内流体进行冷却的冷却器2，另一侧侧部竖向管上设有对管内流体进行加热的加热器5，且冷却器2的高度高于加热器5。本实施例中管内流体为水。

本实施例中，冷却器2是一个具有换热管和进水口、出水口的箱式换热器，循环管道1中的流体通入成束的换热管中，冷却水从进水口进入，从出水口排出，进而对换热管内部的流体进行冷却，使其密度升高。加热器5是带有若干加热棒和温度传感器的箱体，其安装在循环管道上，用于对管内流体进行加热，进而使其密度下降。加热后流体温度由温度传感器感应，并进一步反馈给热泵调节箱，因此加热棒可在温度传感器的反馈控制下由热泵调节箱调节加热功率。由于加热段布置在低位，冷却段布置在高位，而高位的流体与低位的流体之间存在密度差，因此在这种密度差的驱动下流体形成了自然循环流动。

参见图2所示，流速测量装置3设置于循环管道1上，用于测量管内流体的流速，以满足不同的试验要求。本实施例中的流速测量装置3为文丘里流速测量装置，它包括文丘里测压管301和文丘里流速仪302，文丘里测压管301是由入口圆筒段、圆锥收缩段、圆筒形喉管段和圆锥扩散段组成。文丘里管的内表面是一个对称于旋转轴线的旋转表面，该轴线与管道轴线同轴，并且收缩段和喉管段同轴。其原理是在入口圆筒段设置上游取压口，在喉管段设置下游取压口，通过两者的压差与流速的对应关系，实现流速测量。文丘里流速仪302用于根据压差转换相应的流速并显示于显示屏上。文丘里流速测量装置属于现有设备，可采用市售产品实现，不再具体赘述。

传统的流速调节是通过阀门来实现的，但是由于自然循环流动形成的流速较小，普通阀门的流量曲线又很难保证是线性的，因此采用普通阀门实现准确的低流速控制较为困难。本发明中针对该问题，设计了一种无级流速调节装置，实现了低流速下的流速控制。

参见图3所示，无级流速调节装置4包括第一水箱401、流速调节管402、进流口403、出流口404和第一水泵405，流速调节管402连接于循环管道1中，

但需要说明的是，该流速调节管402可以是热工自然循环实验装置自身环形管道的一部分，也可以是一条单独的外设管道。当采用单独的外设管道时可集成为一个测量组件，通过流速调节管402两端的法兰盘连接至待测管段中。在本实施例中，流速调节管402直接采用循环管道1自身的底部水平管代替。流速调节管402上设有进流口403和出流口404。且沿流速调节管402内流体流动方向，进流口403不位于出流口404的上游，也就是说进流口403需要与出流口404保持在同一横截面上，或者进流口403位于出流口404的下游。进流口403和出流口404分别与第一水箱401相连构成第一循环回路，且第一循环回路上设有驱动第一水箱401内流体不断注入进流口403而出流口404中的流体不断回到第一水箱401的第一水泵405。设置该进流口403和出流口404的目的是为了形成水塞效应，由于流速调节管402内部的流体本身存在从进口到出口的轴向流动方向，当第一水泵405启动时从进流口403到出流口404之间会形成一股水流，该水流的流动方向与进流口403和出流口404本身存在的流体是交错的，由此将导致此处的水流阻力大大增加，也就是产生了水塞效应。因此为了保证水塞效应的形成，进流口403需要保证不位于出流口404的上游，本实施例中进流口403与出流口404保持在同一横截面上即可。

在该无级流速调节装置4中，水塞效应造成的水流阻力大小可以通过第一水泵405的流量进行调节，因此第一水泵405应当采用调速水泵使得其出水流量可调。调速水泵可以通过变频器的控制，线性地实现流量的调节，因此可以实现流速的无级调节。进一步的，为了更加准确的实现流速控制，第一水泵405可以选择为无级变频调速水泵。

另外，在该实验仪长期运行过程中，由于加热段的加热作用，其中的流体难免出现蒸发，进而形成水蒸气聚集在顶部水平管中。这些水蒸气会影响整体的循环效率，并改变整个实验的模拟环境，导致模拟数据失真，因此需要通过排气补水装置6排出顶部水平管中蓄积的水汽，而水汽排出后管内会出现因缺水导致的负压，因此还需要重新补足管内水蒸发造成的损耗。

参见图4所示，在本实施例中，排气补水装置6包括排气管601、第二水箱602、文丘里管603、第二水泵604、连接管路605和第三水箱606。其中，第二水泵604、文丘里管603和第三水箱606通过连接管路605首尾相连形成第二循环回路，为了保证第二循环回路中流体的正常流动，第二循环回路与第三水箱606的接口均位于第三水箱606内的液面以下。由于顶部水平管中除了水蒸气还运行着流动的水，因此从其顶部进行抽吸时实际会形成汽水混合物。该第二循环回路的作用是为了在文丘里管603的喉管处形成文丘里抽吸效应，以便于对无法由水泵直接抽吸的汽水混合物进行抽吸。排气补水装置6中的排气管601连接于顶部水平管中，同样的排气管601可以是热工自然循环实验装置自身环形管道的一部分，也可以是一条单独的外设管道，本实施例中其直接采用顶部水平管代替。排气管601的顶部设有带阀门的顶部接口，排气管601的底部设有带阀门的底部接口，而底部接口通过管道接入第二水箱602的液面下方，顶部接口通过管路连接文丘里管603的喉管段。由此，当顶部水平管内出现水汽聚集时，即可启动第二水泵604，在文丘里管603的负压抽吸下将顶部水平管内聚集的气液混合物抽吸至文丘里管603，并通过第二循环回路中注入第三水箱606，释放其中的气体。而顶部水平管内因水汽被抽吸导致管内出现负压，在该负压下第二水箱602内的水会被被抽吸至顶部水平管内，补足管内因抽吸造成的水损耗量，继续保持管内处于没有气体的满流状态。

另外，在热工自然循环实验仪的实际试验过程中，需要对管内流体的温度进行检测，特别是冷却器2和加热器5的前后温度直接影响着密度差造成的管内流速，尤其需要进行重点检测。因此，在该实验仪中还可以设置温度测量装置8，温度测量装置8由4个温度探头以及与4个温度探头相连的温度巡检仪组成。4个温度探头中，两个位于冷却器2的前后端，另外两个位于加热器5的前后端。

另外，当热工自然循环实验仪的实际结束后，需要对管内的流体进行排空，因此该实验仪还可以设置排空阀7，排空阀7设置于底部水平管的底部，可通过打开排空阀7排出内部的流体。

另外，在热工自然循环实验仪的实际试验过程中，需要对管内不同位置的压力进行检测，因此该实验仪中还可以设置测压装置。在一实施例中，参见图5所示，测压装置包括测压管9、侧压排10和测压口11，若干测压口11分布于整条循环管道1沿程的不同位置，具体的设置位置需要根据实验的要求而定。每个测压口11均通过一条测压管9连接至侧压排10的一条示压管上，根据压强均等原则测压口11处的压力会反映至对应的示压管上，以便于直观观测。当然侧压排10也可以连接数字测压装置，将其具体压力进行数字化显示。

本发明中，循环管道1内的流速是由冷却段和加热段之间的密度差引起的压差决定的，同时可受无级流速调节装置4的调节。当需要增大流速时，可以提高冷却器2和加热器5的功率，增大冷却段和加热段之间的温差，进而提高流速。由于依靠温差调节流速难以得到较好的准确性和可操控性，因此当需要改变流速时，一般可以先保持较大的温差进而使管内流速超过目标值，然后通过无级流速调节装置4进行下调。

另外，在另一个实施例中，还可以按照图6所示，将热工自然循环实验仪循环管道1整体通过铰接架设于支撑架13上，铰接轴处于水平状态。因此环管道1整体能够绕铰接位置改变整个循环管道1所处的平面与水平面之间的夹角α，而夹角α的改变会直接影响冷却器2的所处高度与加热器5的所处高度之间的实际高差，进而改变管内流速。在该做法下，夹角α的改变可用于粗调节，而无级流速调节装置4可进一步作为精调节，以此增大整个装置的流速调节范围。

另外，本发明中的流速测量装置形式并不仅仅只有文丘里流速测量装置一种，任何能够准确测定流速的设备均可。而且由于文丘里流速测量装置的流速测量准确性不高，当管内流速较低时其测量值往往不准确，因此可考虑采用其他具有更高精度的微流速测量设备。为了便于本领域技术人员理解，申请人提供了另一个实施例中该微流速测量装置的实现形式，参见图7所示。但需要说明的是，该实施例的微流速测量装置并非本发明的必要做法，仅仅作为示例性说明。该种具有更高准确性的微流速测量装置。其具体结构可参见图8，包括第一电极311、第二电极312、直流电源313、图像拍摄设备314和数据处理装置315。测量管道316接入热工自然循环实验的环形管道中，第一电极311和第二电极312分别安装于测量管道316的同一横截面处，在测量管道316内两个电极保持间距。第一电极311和第二电极312分别连接至直流电源313的正负极，构成用于对测量管道316内的流体进行电解的电解系统。测量管道316内的流体中含有酸碱指示剂，且在电解系统处于电解状态下，至少一个电极表面的pH能使酸碱指示剂变色，在管内流体中形成变色迹线段；

图像拍摄设备314用于在电解系统电解状态下，以固定视角连续拍摄测量管道316内两个电极所在位置及其下游的流体，获取连续图像帧；

数据处理装置315用于对图像拍摄设备314获取的连续图像帧进行处理，提取不同图像帧中同一变色迹线段的管内移动距离和拍摄时间差，换算为管内流体的流速。

该流速测量装置使用时，在热工自然循环实验所用的水中预先加入酸碱指示剂(花青素、酚酞、甲基红、溴酚红、溴甲酚紫或石蕊等，本实施例为酚酞)混匀，正常运行热工自然循环实验装置使环形管道内的水自然循环流动，而后可通过电压控制器，控制直流电源313对第一电极311和第二电极312施加间歇性的脉冲电压(优选为相邻两个脉冲宽度不同的方波脉冲电压)，水在电极表面的电解作用下发生区域性的酸碱性改变，使水中混合的酸碱指示剂变色，在电极下游形成变色迹线段。

不同图像帧中同一变色迹线段的管内移动距离确定方法可以采用如下方式：通过对每一帧图像帧均通过图像分割，从背景中提取图像中的所有变色迹线段，并通过形态学比对(可以通过比对变色迹线段首尾端点之间的长度来实现)从连续两帧图像中提取出同一变色迹线段，计算连续两帧图像中同一变色迹线段的同一个端点(优选以位于下游的端点作为基准点)间距，将该间距除以两帧图像帧的时间戳之差，换算得到管内流体的流速。

另外，基于本发明提供的热工自然循环实验仪，本发明还提供了一种该实验仪的运行方法，其步骤如下：

S1：在循环管道1内注满流体，然后开启所述冷却器2和加热器5，使加热器5所在位置的管内流体受热升温，而冷却器2所在位置的管内流体放热降温，两条侧部竖向管内的流体出现密度差，在密度差的驱动下流体形成自然循环流动；

S2：利用流速测量装置3测量管内流体的流速判断是否满足试验要求，当循环管道1内的实际流速低于目标流速时，调整冷却器2和加热器5的功率提高管内流速；当循环管道1内的实际流速高于目标流速时，启动第一水泵405，使第一水箱401内的流体不断注入进流口403并从出流口404回到第一水箱401中，在流速调节管402内形成水塞效应；通过调节第一水泵405的功率改变水塞效应导致的流动阻力，使循环管道1内的实际流速等于目标流速，保持第一水泵405的功率恒定，完成流速调节；

S3：当顶部水平管内出现水汽聚集时，启动第二水泵604，使第三水箱606中的水通过文丘里管603，在其喉管段形成文丘里负压抽吸效应，将顶部水平管内聚集的气液混合物抽吸至文丘里管603，并通过第二循环回路中注入第三水箱606；而顶部水平管内因水汽被抽吸导致的负压则促使第二水箱602内的水被抽吸至顶部水平管内，保持循环管道1内处于满流状态。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其特征在于，包括循环管道（1）、冷却器（2）、流速测量装置（3）、无级流速调节装置（4）、加热器（5）和排气补水装置（6）；

所述循环管道（1）由顶部水平管、底部水平管和两条侧部竖向管首尾相连而成；所述冷却器（2）和加热器（5）分别布置于两条侧部竖向管上，循环管道（1）内的流体流经冷却器（2）和加热器（5），在管内形成密度差实现流体的自然循环；

所述流速测量装置（3）设置于循环管道（1）上，用于测量管内流体的流速；

所述无级流速调节装置（4）包括第一水箱（401）、流速调节管（402）、进流口（403）、出流口（404）和第一水泵（405），所述流速调节管（402）连接于所述循环管道（1）中，流速调节管（402）上设有进流口（403）和出流口（404）；且沿流速调节管（402）内流体流动方向，进流口（403）不位于出流口（404）的上游；进流口（403）和出流口（404）分别与第一水箱（401）相连构成第一循环回路，且第一循环回路上设有驱动第一水箱（401）内流体不断注入进流口（403）而出流口（404）中的流体不断回到第一水箱（401）的第一水泵（405），所述第一水泵（405）为调速水泵；

所述排气补水装置（6）用于排出所述顶部水平管中蓄积的水汽并补足管内水的损耗；

所述的排气补水装置（6）包括排气管（601）、第二水箱（602）、文丘里管（603）、第二水泵（604）、连接管路（605）和第三水箱（606）；所述第二水泵（604）、文丘里管（603）和第三水箱（606）通过连接管路（605）首尾相连形成第二循环回路，第二循环回路与第三水箱（606）的接口均位于液面以下；所述排气管（601）连接于所述顶部水平管中，排气管（601）的顶部设有带阀门的顶部接口，排气管（601）的底部设有带阀门的底部接口，所述底部接口通过管道接入第二水箱（602）的液面下方，所述顶部接口通过管路连接所述文丘里管（603）的喉管段。

2.如权利要求1所述的具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其特征在于，所述第一水泵（405）为无级变频调速水泵。

3.如权利要求1所述的具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其特征在于，所述流速测量装置（3）为文丘里流速测量装置。

4.如权利要求1所述的具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其特征在于，还包括温度测量装置（8），温度测量装置（8）由位于所述冷却器（2）和加热器（5）前后端的4个温度探头以及与4个温度探头相连的温度巡检仪组成。

5.如权利要求1所述的具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其特征在于，还包括排空阀（7），排空阀（7）设置于所述底部水平管的底部。

6.如权利要求1所述的具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其特征在于，还包括测压装置，所述测压装置包括测压管（9）、侧压排（10）和测压口（11），若干所述测压口（11）分布于整条循环管道（1）沿程的不同位置，每个测压口（11）均通过一条测压管（9）连接至侧压排（10）上。

7.如权利要求1所述的具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其特征在于，所述冷却器（2）为由冷却水制冷的换热器；所述加热器（5）内置加热棒和温度传感器，且加热棒在温度传感器的反馈控制下，由热泵调节箱调节加热功率。

8.如权利要求1所述的具有无级流速调节装置的热工自然循环实验仪，其特征在于，所述冷却器（2）的所处高度高于加热器（5）的所处高度，所述循环管道（1）整体通过铰接架设于支撑架上，能够绕铰接位置改变整个循环管道（1）所处的平面与水平面之间的夹角。

9.一种如权利要求1所述热工自然循环实验仪的运行方法，其特征在于，步骤如下：

S1：在循环管道（1）内注满流体，然后开启所述冷却器（2）和加热器（5），使加热器（5）所在位置的管内流体受热升温，而冷却器（2）所在位置的管内流体放热降温，两条侧部竖向管内的流体出现密度差，在密度差的驱动下流体形成自然循环流动；

S2：利用流速测量装置（3）测量管内流体的流速判断是否满足试验要求，当循环管道（1）内的实际流速低于目标流速时，调整冷却器（2）和加热器（5）的功率提高管内流速；当循环管道（1）内的实际流速高于目标流速时，启动所述的第一水泵（405），使第一水箱（401）内的流体不断注入进流口（403）并从出流口（404）回到第一水箱（401）中，在流速调节管（402）内形成水塞效应；通过调节第一水泵（405）的功率改变水塞效应导致的流动阻力，使循环管道（1）内的实际流速等于目标流速，保持第一水泵（405）的功率恒定，完成流速调节；

S3：当所述顶部水平管内出现水汽聚集时，启动所述第二水泵（604），使第三水箱（606）中的水通过文丘里管（603），在其喉管段形成文丘里负压抽吸效应，将顶部水平管内聚集的气液混合物抽吸至文丘里管（603），并通过第二循环回路中注入第三水箱（606）；而所述顶部水平管内因水汽被抽吸导致的负压则促使第二水箱（602）内的水被抽吸至顶部水平管内，保持循环管道（1）内处于满流状态。

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