CN216050602U - 一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于流体实验技术领域，尤其涉及一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头。所述同轴进口喷头包括流体进口接口，流体流道，垫片槽，密封垫片，出口接口，扳手槽。所述进口接口为内管螺纹，接口后设置空腔连通流道。所述流体流道分为内外流道，内外流道的轴线包括共线和不共线两种形式。所述垫片槽和密封垫片，垫片安放在槽内，用来分隔冷热流体，中心为通孔连通流道。所述出口接口为外管螺纹，冷热流体经过装置产生同轴喷射，在与其连接的容器内混合。所述扳手槽，提供扳手夹持区域，位于在装置中部，拆装时方便固定装置。装置零件使用管螺纹连接，拆装简单，密封性好，是一种可用于热振荡实验的灵活可靠的喷头。

Description

一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头

技术领域

本实用新型属于流体实验技术领域，尤其涉及一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头。

背景技术

反应堆运行时，冷却剂源源不断地流经堆芯内的各个通道，带走原子核裂变产生的热量。由于堆芯内众多的燃料棒组件与控制棒组件距离并不一致，因此各流道内的冷却剂温度也存在差异。当不同温度的冷却剂在堆芯出口区域混合，将会出现温度波动的现象，即热振荡。无论是压水堆还是液态金属堆，这种现象都无法避免。热振荡会使出口区域的部件产生交变热应力，如快堆的中心测量柱，从而引发结构热疲劳。

由于开展反应堆热振荡试验的难度很高，目前针对此方面的研究大多为数值模拟分析。因此通过热振荡实验获取相关数据，研究不同工况下冷热流体不完全混合时的温度波动，分析热振荡现象对部件产生热疲劳的影响，这不仅有助于揭示热振荡现象，也是一种重要的研究手段。

实际核电站中，压水堆堆芯的组件为方形，快堆为正六边形，组件形状会影响到流体的流道以及在堆芯出口的混合形式。流体热振荡实验平台中，进口喷头直接决定冷热流体的混合，设计合理可靠的喷头对实验至关重要。当前热振荡实验平台中的进口喷头，存在喷口形式与实际偏差大，结构一体化不能更换，易泄露等不足之处。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头。通过装置的进口接口引入冷热流体，利用零件的空间特征为流体提供各自流道，流道截面形状可按实验需求选择。经过本实用新型提供的同轴进口喷头后，冷热流体以同轴喷射的形式在与其相连的容器内进行混合，还原堆芯出口位置流体的混合形式，进而实施流体的热振荡实验。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，包括前段1、中段2和尾段3，所述前段1、中段2和尾段3通过管螺纹依次连接，

在所述前段1的一侧设置第一流体进口接口101，所述第一流体进口接口101后连通设置第一空腔，所述第一空腔与第一流体内流道102连通；在所述尾段3设置流体外流道301，所述流体外流道301的内部设置流体内流道；在所述中段2的上部设置第二流体进口接口201，在所述第二流体进口接口201后连通设置第二空腔，所述第二空腔与流体外流道301连通，在所述尾段3的一侧设置与冷热流的混合容器连接的出口接口303。

通过进口接口将冷热流体引入装置中，利用零件的空间特征，为流体提供内外流道。使流体经过装置后产生同轴喷射效果，并在与其连接的容器中混合，实施流体的热振荡实验。装置内外使用管螺纹连接，稳定可靠，密封性好。

进一步，所述流体外流道301内部的流体内流道为第二流体内流道302，所述第一流体内流道102贯穿中段2的中心与第二流体内流道302连接。

更进一步，所述流体外流道301为分布在第二流体内流道302外侧的多个流道，数量不少于三个，流体外流道301与第二流体内流道302的轴线不共线。

更进一步，在前段1的另一侧设置垫片槽103以及安装在垫片槽103内的密封垫片4，所述密封垫片4中心设置通孔，所述通孔分别与第一流体内流道102和第二流体内流道302连通。

根据本实用新型上述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，内外流道的截面形状可为方形、正六边形等规则或不规则几何形状；垫片槽103和垫片4可为圆形、方形等规则或不规则几何形状。

根据本实用新型所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，所述尾段3流体外流道 301内部的流体内流道，还可以是第一流体内流道102的延伸段，所述第一流体内流道102 贯穿中段2和尾段3的中心延伸至尾段3的出口端面；所述流体外流道301为包围第一流体内流道102延伸段的单一完整流道，所述流体外流道301与第一流体内流道102延伸段的轴线共线。

进一步，所述第一流体内流道102的截面形状可为方形、正六边形等规则或不规则几何形状；流体外流道301的截面形状可为圆环、铜钱状等规则或不规则几何形状。

根据本实用新型所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，在所述中段2的外部设置扳手槽5，用于提供夹持区域。

根据本实用新型所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，所述第一流体进口接口 101和第二流体进口接口201均采用内管螺纹；所述出口接口303采用外管螺纹，用于连接流体进行混合的容器。

根据本实用新型所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，管螺纹可选直管螺纹或锥管螺纹。

实用新型详述：

本实用新型提供的一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，包括以下部分：冷热流体进口接口、流体流道、垫片槽、密封垫片、出口接口、扳手槽。

所述冷热流体进口接口，采用内管螺纹，可保证接口位置密封性。接口后设置空腔，空腔再连通流道。

所述流体流道，分为内外流道，用来流通冷热流体。所述内外流道根据流道轴线的分布，包括两种形式。内外流道轴线不共线时，需设置垫片槽和密封垫片。外流道为环绕内流道的多个流道，数量不少于三个，这种流道形式更贴近堆芯流体的流动状态，可以提高实验研究的准确性。内外流道轴线共线时，不需设置垫片槽和密封垫片。外流道为包围内流道的单一完整流道，这种流道形式是堆芯流体的流动状态合理简化，可以降低实验研究的难度，同时方便加工。

所述垫片槽和密封垫片，垫片安装在槽内，中心开孔，流体可流通。垫片用来分隔冷热流体，使流体进入各自流道，也且起到内流道102、301间过渡。通过零件压紧垫片，避免冷热流体在装置内接触混合。

所述出口接口，设计成外管螺纹，装置连至流体发生混合的容器上。两者通过螺纹连接，方便拆装，可保证接口密封性。

所述扳手槽，用于提供扳手夹持区域，安装时用来固定装置。

其中，装置材料可以选择金属或非金属材料。

其中，内流道截面形状，可为方形、正六边形等规则或不规则几何形状。外流道为多个时，每个流道截面可为方形、正六边形等规则或不规则几何形状。外流道为单个时，截面形状可为圆环、铜钱状等规则或不规则几何形状。内外流道尺寸、流道长度按需求选择。

其中，装置使用螺纹进行连接。根据压力条件，可选用直管螺纹或锥管螺纹。螺纹连接可保证零件连接的可靠性，内外流道轴线的平行度以及接口处的密封效果。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供了一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，利用零件的空间特征为冷热流体提供各自流道。可以保证内外流道轴线的平行度，使冷热流体经过装置后产生同轴喷射效果。装置内外均使用螺纹连接，安装简单、密封性好，避免了一体化设计的缺陷，便于拆装，是一种用于热振荡实验可靠的喷头装置。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图。

图2为本实用新型多个外流道的全剖示意图。

图3为本实用新型多个外流道的整体右视图。

图4为图2中A的局部放大图。

图5为本实用新型单个外流道的全剖示意图。

图6为本实用新型单个外流道的整体右视图。

图中各名称：1、前段，101、第一冷流体进口接口或冷(热)流体进口接口，102、第一流体内流道，103、垫片槽；2、中段，201、第二流体进口接口或热(冷)流体进口接口； 3、尾段，301、流体外流道，302、第二流体内流道，303、出口接口；4、垫片；5、扳手槽。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实用新型提供了一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，如图1-4所示，装置包括：前段1，冷(热)流体进口接口101，第一流体内流道102，垫片槽103；中段2，热(冷) 流体进口201；尾段3，流体外流道301，第二流体内流道302，出口接口303；密封垫片4；扳手槽5。

根据热振荡实验需求，内外流道的截面形状、尺寸、长度及外流道数量按要求设计。如图3所示，本实施例中，优选的，内外流道截面为正六边形，流体外流道301的数量为六个，流体外流道301与第二流体内流道301的轴线不共线。装置各零件使用管螺纹连接，根据压力条件，可选择直管和锥管螺纹，本实例中，优选的，管螺纹为直管螺纹。

使用前将装置组装好,步骤如下：将密封垫片4安装在前段1一测的垫片槽103内；用扳手夹持住扳手槽5，将中段2进行固定；把装有密封垫片4的前段1，从一侧方向旋入中段2安装好；将尾端3从另一侧方向旋入中端2，直到尾段3压紧密封垫片4为止，使冷热流体不会在装置发生混合。

装置组装完成后，通过出口接口303将其连接到冷热流的混合容器上。为了保证连接位置的密封性，可在螺纹上缠绕生料带。最后将冷热流体管路连通到装置上，如图2、图4所示，冷(热)流体管道安装在冷(热)流体进口接口101上，流体先充满接口后的腔室，再进入第一流体内流道102，经过密封垫片4内部的空心流道，然后流经第二流体内流道302，最后喷射到混合容器中。热(冷)流体管道接口安装在热(冷)流体进口接口201上，流体充满空心圆柱腔室后，由于密封垫片4的阻隔，只能进入流体外流道301，最后喷射到混合容器。冷热流体经过本装置后，以同轴喷射的形式在混合容器内混合，进而实施流体热振荡实验。

具体的，所述装置的材料可选金属和非金属，本实施例中，优选的，装置材料为金属。

实施例2

装置的流体外流道301还可以为单一完整流道，此时内外流道轴线重合，装置不需垫片槽103和密封垫片4。如图5、图6所示，在尾段3中心开通孔，直接将第一流体内流道102延伸至尾段3出口端面，流体外流道301为包围第一流体内流道102外壁面的单一完整流道。冷热流体经过装置后，能够以同轴喷射的形式在混合容器内发生混合。

具体的，所述第一流体内流道102、流体外流道301的形状不加限制，本实施例中，优选的，第一流体内流道102为圆柱，流体外流道301为空心圆柱。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，包括前段(1)、中段(2)和尾段(3)，所述前段(1)、中段(2)和尾段(3)通过管螺纹依次连接，其特征在于，

在所述前段(1)的一侧设置第一流体进口接口(101)，所述第一流体进口接口(101)后连通设置第一空腔，所述第一空腔与第一流体内流道(102)连通；在所述尾段(3)内设置流体外流道(301)，所述流体外流道(301)的内部设置流体内流道；在所述中段(2)的上部设置第二流体进口接口(201)，在所述第二流体进口接口(201)后连通设置第二空腔，所述第二空腔与流体外流道(301)连通，在所述尾段(3)的一侧设置与冷热流的混合容器连接的出口接口(303)。

2.根据权利要求1所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，其特征在于，所述流体外流道(301)内部的流体内流道为第二流体内流道(302)，所述第一流体内流道(102)贯穿中段(2)的中心与第二流体内流道(302)连接。

3.根据权利要求2所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，其特征在于，所述流体外流道(301)为分布在第二流体内流道(302)四周的多个流道，数量不少于三个，所述流体外流道(301)与第二流体内流道(302)的轴线不共线。

4.根据权利要求2所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，其特征在于，在前段(1)的另一侧设置垫片槽(103)以及安装在垫片槽(103)内的密封垫片(4)，所述密封垫片(4)中心为通孔，所述通孔分别与第一流体内流道(102)和第二流体内流道(302)连通。

5.根据权利要求2-4任一项所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，其特征在于，内外流道的截面形状为方形、正六边形几何形状；垫片槽(103)及密封垫片(4)为圆形、方形几何形状。

6.根据权利要求1所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，其特征在于，所述流体外流道(301)内部的流体内流道为第一流体内流道(102)的延伸段，所述第一流体内流道(102)贯穿中段(2)和尾段(3)的中心延伸至尾段(3)的出口端面；所述流体外流道(301)为单一完整流道，所述流体外流道(301)与第一流体内流道(102)的延伸段轴线共线。

7.根据权利要求6所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，其特征在于，所述第一流体内流道(102)的截面形状为方形、正六边形几何形状；流体外流道(301)的截面形状为圆环、铜钱状几何形状。

8.根据权利要求1所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，其特征在于，在所述中段(2)的外部设置扳手槽(5)。

9.根据权利要求1所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，其特征在于，所述第一流体进口接口(101)和第二流体进口接口(201)均采用内管螺纹；所述出口接口(303)采用外管螺纹，用于连接流体发生混合的容器。

10.根据权利要求1所述一种用于流体热振荡实验的同轴进口喷头，其特征在于，管螺纹可选直管螺纹或锥管螺纹。

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