CN114527177B - 液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统 - Google Patents

液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统，包括多层电极丝网、直流电源以及数据采集设备；所述多层电极丝网设置在气液两相流的流道横截面上；所述电极丝表面涂有电阻涂层；所述直流电源的两级分别连接液态金属与电极丝，以使电流由直流电源一级经过液态金属、电阻涂层、金属丝回到直流电源另一级；所述数据采集设备，用于采集流经每一根电极丝的电流大小，以对流道内液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像。本发明解决液态金属气液两相流中无法使用传统电阻式和电容式丝网传感器测量相态分布的缺陷，可用于液态金属气液两相流的快速成像与测量。

Description

液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体地，涉及一种液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统。
背景技术
液态金属的气液两相流动特性对于第四代核能系统的安全分析十分重要，如在铅冷快堆的概念设计中，采用气泡泵对回路中注入惰性气体以提高液态金属在反应堆回路中的自然循环能力。液态金属中气液两相流动特性对先进反应堆的安全分析非常重要。
虽然目前对于气-水两相流或者气-油两相流瞬时相态分布测量可以采用电导式或电容式丝网传感器测量，但对于液体金属的气液两相流，传统丝网传感器无法测量。
丝网传感器包含两层相互垂直但不接触的金属丝组成，一层为发射电极，一层为接收电极。发射电极依次施加激励电压，接收电极保持0电势。由于保持0电势的接收电极将电场屏蔽在一定区域，丝网传感器实现局部电导或电容的测量。
液态金属气液两相流中，液态金属中存在大量自由电极，采用电导式丝网传感器会导致电路短路。液态金属的电场屏蔽作用使得电容式丝网器也无法检测气泡信号。
介于电导和电容式丝网传感器无法测量液态金属气液两相流的缺点，因此需要提出一种液态金属气液两相流丝网传感器。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统。
根据本发明提供的液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统，包括多层电极丝网、直流电源以及数据采集设备；
所述多层电极丝网设置在气液两相流的流道横截面上；所述电极丝表面涂有电阻涂层；
所述直流电源的两级分别连接液态金属与电极丝，以使电流由直流电源一级经过液态金属、电阻涂层、金属丝回到直流电源另一级；
所述数据采集设备，用于采集流经每一根电极丝的电流大小，以对流道内液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像。
优选地，每一层所述电极丝网内包含若干平行分布的电极丝。
优选地，在液态金属单相流中流经电极丝的电流为I1，在两相流中流经电极丝的电流为I2，则沿该电极丝的线平均空泡份额等于1-I2/I1。
优选地，每一层电极网包含的电极丝数量不低于4根。
优选地，所述电极丝直径不超过1mm。
优选地，所述数据采集设备的电流采集频率不低于1000Hz。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明通过采集流过每一根电极丝的电流大小，可对流道内液态金属两相流横截面瞬时空泡份额分布成像，解决液态金属气液两相流中无法使用传统电阻式和电容式丝网传感器测量相态分布的缺陷，可用于液态金属气液两相流的快速成像与测量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统的结构示意图。
图中：
1为流道；
2为电极丝；
3为电阻层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例中液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统的结构示意图，如图1所示，本发明提供的液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统，包括多层电极丝网、直流电源以及数据采集设备；
所述多层电极丝网设置在气液两相流的流道横截面上；所述电极丝表面涂有电阻涂层；
所述直流电源的两级分别连接液态金属与电极丝，以使电流由直流电源一级经过液态金属、电阻涂层、金属丝回到直流电源另一级；
所述数据采集设备，用于采集流经每一根电极丝的电流大小，以对流道内液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像。所述数据采集设备的电流采集频率不低于1000Hz
在本发明实施例中，每一层所述电极丝网内包含若干平行分布的电极丝。每一层电极网包含的电极丝数量不低于4根。所述电极丝直径不超过1mm。
在液态金属单相流中流经电极丝的电流为I1，在两相流中流经电极丝的电流为I2，则沿该电极丝的线平均空泡份额等于1-I2/I1。
更为具体地，如图1所示，置一个5丝3网规格的液态金属气液两相流丝网传感器在圆形流道内，流道为金属导体，直流电通过流道与液态金属连接。管道横截面布置三层金属网，每层金属网之间的夹角为120度。每层金属网均匀布置了5根电极丝，电极丝表面涂有均匀的电阻层。同时记录每一根电极丝所接收得到的电流大小，采集频率为5000Hz。电极丝所接收得到的电流大小表征了沿该金属丝线平均的空泡份额大小。一组电极网采集的信号表征了沿网方向的空泡份额投影数据，三组电极网得到三个不同方向上的空泡份额数据，有利于重构横截面的瞬时空泡份额数据。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统，其特征在于，包括多层电极丝网、直流电源以及数据采集设备；
所述多层电极丝网设置在气液两相流的流道横截面上；所述电极丝表面涂有电阻涂层；
所述直流电源的两级分别连接液态金属与电极丝，以使电流由直流电源一级经过液态金属、电阻涂层、金属丝回到直流电源另一级；
所述数据采集设备，用于采集流经每一根电极丝的电流大小，以对流道内液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像。
2.根据权利要求1所述的液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统，其特征在于，每一层所述电极丝网内包含若干平行分布的电极丝。
3.根据权利要求1述的液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统，其特征在于，在液态金属单相流中流经电极丝的电流为I1，在两相流中流经电极丝的电流为I2，则沿该电极丝的线平均空泡份额等于1-I2/I1。
4.根据权利要求1所述的液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统，其特征在于，每一层电极网包含的电极丝数量不低于4根。
5.根据权利要求1所述的液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统，其特征在于，所述电极丝直径不超过1mm。
6.根据权利要求1所述的液态金属气液两相流横截面瞬时空泡份额分布成像系统，其特征在于，所述数据采集设备的电流采集频率不低于1000Hz。
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