CN219657127U - 一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，包括主循环系统、气路系统和温度控制系统；本实用新型的实验装置通过电导探针对实验管道内部信号的测量，可以研究熔融铅铋与气体两相流的机理，同时，本实用新型测量实验段的温度和压力参数。本实用新型可根据实验的特定需求，调控熔融铅铋的温度和流量，以及调控来流气体的温度和流量。
Description
技术领域
本实用新型涉及熔融铅铋实验技术领域，具体是一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置。
背景技术
以液态铅铋合金为冷却剂的快中子增殖反应堆是四代核电的优选堆型。铅铋合金在常压的熔点为125℃、沸点为1670℃，被认为是新一代快堆冷却剂的可行材料。铅铋快堆一般采用池式常压布置，蒸汽发生器和堆芯、主泵等设备一起浸没在堆容器冷却剂中。蒸汽发生器是铅基快堆热传输的核心设备，蒸汽发生器内布置有庞大的传热管束系统，用于一次侧高温液态铅铋与二次侧加压水的热量交换。由于传热管两侧存在较大的压差和温差，容易产生机械应力和热应力，综合流体的腐蚀作用和流致振动作用，蒸汽发生器有可能会发生传热管破裂事故(SGTR)。当SGTR事故发生时，水/水蒸气在堆容器内迁移，有可能跟随铅铋循环进入堆芯，使中子能谱硬化，引入正反应性，造成堆芯功率瞬变，导致气泡附近燃料元件传热恶化。开展气泡在液态金属中迁移分布特性机理实验研究，加深对SGTR事故的理解、开发验证SGTR相关的计算模型，同时也有助于液态金属堆中其他两相流动工况的模拟分析。由此可见，有必要搭建熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，包括主循环系统、气路系统和温度控制系统。
所述主循环系统包括注气器、实验管道、气液分离器、铅铋泵、铅铋存储罐和铅铋截止阀。
所述实验管道的一端与注气器连通，另一端与气液分离器连通。
所述铅铋存储罐通过管道与气液分离器连接。
主循环系统处于工作状态下，气路系统分别向注气器和铅铋泵注入气体。
所述铅铋截止阀与铅铋存储罐连接，用于调整铅铋存储罐内的熔融铅铋流入气液分离器的流量。
所述气液分离器将铅铋存储罐传输的气体和熔融铅铋分离，并将熔融铅铋送入实验管道，进而使熔融铅铋流经整个主循环系统。
气路系统气体注入注气器的气体与熔融铅铋混合，成为含有气泡的熔融铅铋。
注气器将含有气泡的熔融铅铋送入实验管道。
所述铅铋泵带动含有气泡的熔融铅铋在主循环系统中循环流动。
所述温度控制系统用于调控熔融铅铋和来流气体的温度。
进一步，所述铅铋泵包括机械式液下泵。
机械式液下泵的支撑板下部分浸入铅铋存储罐内。机械式液下泵将铅铋存储罐内的熔融铅铋送入实验管道，使熔融铅铋在主循环系统中流动。
进一步，还包括过滤器。
所述过滤器安装在铅铋泵和铅铋存储罐之间，用于对铅铋存储罐输出的熔融铅铋进行过滤。
进一步，还包括铅铋文丘里流量计。
所述铅铋文丘里流量计布置在气液分离器与实验管道之间。
所述铋文丘里流量计用于测量流入实验管道的熔融铅铋的流量。
进一步，还包括电动调节阀和手动节流阀。
所述铅铋流量调节阀、手动节流阀均布置在气液分离器与实验管道之间。
所述铅铋流量调节阀、手动节流阀用于调整流入实验管道的熔融铅铋的流量。
进一步，所述气路系统包括气瓶组合、气体缓冲罐、气体质量控制器、气体加热器、蛇形注气管线、气体截止阀、减压阀和针阀。
所述气瓶组合内盛装有气体，这些气体流经缓冲罐、气体质量控制器、气体加热器、蛇形注气管线后进入注气器。
所述缓冲罐与气瓶组合通过管道连接。
所述气体质量控制器布置在缓冲罐与气体加热器之间。
所述气体质量控制器用于实现气体流量测量。
所述气体加热器布置在缓冲罐与注气器之间，用于对流经的气体加热。
所述蛇形注气管线一端连接气体加热器，另一端连接注气器，使流经气体加热器的气体进入注气器。
所述气体截止阀布置在气体质量控制器与缓冲罐之间，用于调整通过气体质量控制器的气体流量。
所述减压阀布置在气瓶组合的出口处，用于调整气瓶组合输出气体的压力。
所述针阀布置在铅铋存储罐和气液分离器之间，用于调节流入气液分离器的熔融铅铋流量。
进一步，所述气路系统还包括废气排放滤池。
所述废气排放滤池与气液分离器连接，用于收集机理实验装置工作过程中产生的废气。
进一步，还包括测量系统。
所述测量系统包括若干电导探针、步进电机、探针信号采集器、热电偶、压力变送器和电极液位计。
若干电导探针布置在实验管道上，测量实验管道中熔融铅铋的电导信号。
所述步进电机与电导探针连接，带动这些电导探针沿实验管道径向移动。
所述探针信号采集器采集电导探针的电导信号。
所述热电偶沿主循环系统和气路系统的轴向布置，用于测量熔融铅铋和气体的温度。
所述压力变送器沿主循环系统和气路系统的轴向布置，用于测量压力。
所述电极液位计布置在铅铋储存罐和气液分离器上，用于测量熔融铅铋的液位高度。
进一步，所述热电偶、压力变送器还布置在铅铋储存罐、气液分离器和气体缓冲罐上。
进一步，所述温度控制系统包括管道加热丝和储存罐加热棒。
所述管道加热丝缠绕布置在主循环系统的管道和蛇形注气管线上，对流经管道和蛇形注气管线熔融铅铋和气体温度进行调节。
所述储存罐加热棒置于铅铋存储罐底部，用于对铅铋存储罐内盛装的铅铋合金进行加热，使铅铋合金熔化成为熔融铅铋。
本实用新型的技术效果是毋庸置疑的，本实用新型的实验装置通过电导探针对实验管道内部信号的测量，可以研究熔融铅铋与气体两相流的机理，同时，本实用新型测量实验段的温度和压力参数。
本实用新型可根据实验的特定需求，调控熔融铅铋的温度和流量，以及调控来流气体的温度和流量。
附图说明
图1为实验装置流程图；
图2为实验管道及电导探针安装组件结构图；
图3为电导探针信号采集与处理装置流程图；
图中：注气器1、实验管道2、气液分离器3、铅铋泵4、Y型过滤器5、铅铋文丘里流量计6、铅铋存储罐7、铅铋流量调节阀8、手动节流阀9、第一铅铋截止阀10-1、第一铅铋截止阀10-2、第一铅铋截止阀10-3、气瓶组合11、气体缓冲罐12、两个气体质量控制器13、气体加热器14、蛇形注气管线15、废气排放滤池16、气体截止阀17、减压阀18、针阀19、电导探针20、步进电机21、探针信号采集器22、终端信号处理电脑23、热电偶24、压力变送器25、电极液位计26、管道加热丝27、储存罐加热棒28、电导探针测点29、同心扩径管30、同心缩径管31。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。
实施例1：
参见图1至图3，一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，包括主循环系统、气路系统和温度控制系统。
所述主循环系统包括注气器1、实验管道2、气液分离器3、铅铋泵4、铅铋存储罐7和铅铋截止阀。
所述实验管道2的一端与注气器1连通，另一端与气液分离器3连通。
所述铅铋存储罐7通过管道与气液分离器3连接。
主循环系统处于工作状态下，气路系统分别向注气器1和铅铋泵4注入气体。
所述铅铋截止阀与铅铋存储罐7连接，用于调整铅铋存储罐7内的熔融铅铋流入气液分离器3的流量。
所述气液分离器3将铅铋存储罐7传输的气体和熔融铅铋分离，并将熔融铅铋送入实验管道2，进而使熔融铅铋流经整个主循环系统。
气路系统气体注入注气器1的气体与熔融铅铋混合，成为含有气泡的熔融铅铋。
注气器1将含有气泡的熔融铅铋送入实验管道2。
所述铅铋泵4带动含有气泡的熔融铅铋在主循环系统中循环流动。
所述温度控制系统用于调控熔融铅铋和来流气体的温度。
所述铅铋泵4包括机械式液下泵。
机械式液下泵的支撑板下部分浸入铅铋存储罐7内。机械式液下泵将铅铋存储罐7内的熔融铅铋送入实验管道2，使熔融铅铋在主循环系统中流动。
还包括过滤器5。
所述过滤器5安装在铅铋泵4和铅铋存储罐之间，用于对铅铋存储罐输出的熔融铅铋进行过滤。
还包括铅铋文丘里流量计6。
所述铅铋文丘里流量计6布置在气液分离器3与实验管道2之间。
所述铋文丘里流量计6用于测量流入实验管道2的熔融铅铋的流量。
还包括电动调节阀8和手动节流阀9。
所述铅铋流量调节阀8、手动节流阀9均布置在气液分离器3与实验管道2之间。
所述铅铋流量调节阀8、手动节流阀9用于调整流入实验管道2的熔融铅铋的流量。
所述气路系统包括气瓶组合11、气体缓冲罐12、气体质量控制器13、气体加热器14、蛇形注气管线15、气体截止阀17、减压阀18和针阀19。
所述气瓶组合11内盛装有气体，这些气体流经缓冲罐12、气体质量控制器13、气体加热器14、蛇形注气管线15后进入注气器1。
所述气瓶组合11包括氮气瓶和氩气瓶，氮气瓶内的氮气进入注气器1，氩气瓶内的氩气进入铅铋存储罐。
所述缓冲罐12与气瓶组合11通过管道连接。
所述气体质量控制器13布置在缓冲罐12与气体加热器14之间。
所述气体质量控制器13用于实现气体流量测量。
所述气体加热器14布置在缓冲罐12与注气器1之间，用于对流经的气体加热。
所述蛇形注气管线15一端连接气体加热器14，另一端连接注气器1，使流经气体加热器14的气体进入注气器1。
所述气体截止阀17布置在气体质量控制器13与缓冲罐12之间，用于调整通过气体质量控制器13的气体流量。
所述减压阀18布置在气瓶组合11的出口处，用于调整气瓶组合11输出气体的压力。
所述针阀19布置在铅铋存储罐7和气液分离器3之间，用于调节流入气液分离器3的熔融铅铋流量。
所述气路系统还包括废气排放滤池16。
所述废气排放滤池16与气液分离器3连接，用于收集机理实验装置工作过程中产生的废气。
还包括测量系统。
所述测量系统包括若干电导探针20、步进电机21、探针信号采集器22、热电偶24、压力变送器25和电极液位计26。
若干电导探针20布置在实验管道2上，测量实验管道2中熔融铅铋的电导信号。
所述步进电机21与电导探针20连接，带动这些电导探针20沿实验管道2径向移动。
所述探针信号采集器22与电导探针20电气连接，采集电导探针20的电导信号。
所述热电偶24沿主循环系统和气路系统的轴向布置，用于测量熔融铅铋和气体的温度。
所述压力变送器25沿主循环系统和气路系统的轴向布置，用于测量压力。
所述电极液位计布置在铅铋储存罐7和气液分离器3上，用于测量熔融铅铋的液位高度。
所述热电偶24、压力变送器25还布置在铅铋储存罐7、气液分离器3和气体缓冲罐12上。
所述温度控制系统包括管道加热丝27和储存罐加热棒28。
所述管道加热丝27缠绕布置在主循环系统的管道和蛇形注气管线15上，对流经管道和蛇形注气管线15熔融铅铋和气体温度进行调节。
所述储存罐加热棒28置于铅铋存储罐7底部，用于对铅铋存储罐7内盛装的铅铋合金进行加热，使铅铋合金熔化成为熔融铅铋。
实施例2：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，包括主循环系统、气路系统和温度控制系统。
所述主循环系统包括注气器1、实验管道2、气液分离器3、铅铋泵4、铅铋存储罐7和铅铋截止阀。
所述实验管道2的一端与注气器1连通，另一端与气液分离器3连通。
所述铅铋存储罐7通过管道与气液分离器3连接。
主循环系统处于工作状态下，气路系统分别向注气器1和铅铋泵4注入气体。
所述铅铋截止阀与铅铋存储罐7连接，用于调整铅铋存储罐7内的熔融铅铋流入气液分离器3的流量。
所述气液分离器3将铅铋存储罐7传输的气体和熔融铅铋分离，并将熔融铅铋送入实验管道2，进而使熔融铅铋流经整个主循环系统。
气路系统气体注入注气器1的气体与熔融铅铋混合，成为含有气泡的熔融铅铋。
注气器1将含有气泡的熔融铅铋送入实验管道2。
所述铅铋泵4带动含有气泡的熔融铅铋在主循环系统中循环流动。
所述温度控制系统用于调控熔融铅铋和来流气体的温度。
实施例3：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，主要内容见实施例2，其中，所述铅铋泵4包括机械式液下泵。
机械式液下泵的支撑板下部分浸入铅铋存储罐7内。机械式液下泵将铅铋存储罐7内的熔融铅铋送入实验管道2，使熔融铅铋在主循环系统中流动。
实施例4：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，主要内容见实施例2，其中，还包括过滤器5。
所述过滤器5安装在铅铋泵4和铅铋存储罐之间，用于对铅铋存储罐输出的熔融铅铋进行过滤。
实施例5：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，主要内容见实施例2，其中，还包括铅铋文丘里流量计6。
所述铅铋文丘里流量计6布置在气液分离器3与实验管道2之间。
所述铋文丘里流量计6用于测量流入实验管道2的熔融铅铋的流量。
实施例6：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，主要内容见实施例2，其中，还包括电动调节阀8和手动节流阀9。
所述铅铋流量调节阀8、手动节流阀9均布置在气液分离器3与实验管道2之间。
所述铅铋流量调节阀8、手动节流阀9用于调整流入实验管道2的熔融铅铋的流量。
实施例7：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，主要内容见实施例2，其中，所述气路系统包括气瓶组合11、气体缓冲罐12、气体质量控制器13、气体加热器14、蛇形注气管线15、气体截止阀17、减压阀18和针阀19。
所述气瓶组合11内盛装有气体，这些气体流经缓冲罐12、气体质量控制器13、气体加热器14、蛇形注气管线15后进入注气器1。
所述缓冲罐12与气瓶组合11通过管道连接。
所述气体质量控制器13布置在缓冲罐12与气体加热器14之间。
所述气体质量控制器13用于实现气体流量测量。
所述气体加热器14布置在缓冲罐12与注气器1之间，用于对流经的气体加热。
所述蛇形注气管线15一端连接气体加热器14，另一端连接注气器1，使流经气体加热器14的气体进入注气器1。
所述气体截止阀17布置在气体质量控制器13与缓冲罐12之间，用于调整通过气体质量控制器13的气体流量。
所述减压阀18布置在气瓶组合11的出口处，用于调整气瓶组合11输出气体的压力。
所述针阀19布置在铅铋存储罐7和气液分离器3之间，用于调节流入气液分离器3的熔融铅铋流量。
实施例8：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，主要内容见实施例2，其中，所述气路系统还包括废气排放滤池16。
所述废气排放滤池16与气液分离器3连接，用于收集机理实验装置工作过程中产生的废气。
实施例9：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，主要内容见实施例2，其中，还包括测量系统。
所述测量系统包括若干电导探针20、步进电机21、探针信号采集器22、热电偶24、压力变送器25和电极液位计26。
若干电导探针20布置在实验管道2上，测量实验管道2中熔融铅铋的电导信号。
所述步进电机21与电导探针20连接，带动这些电导探针20沿实验管道2径向移动。
所述探针信号采集器22采集电导探针20的电导信号。
所述热电偶24沿主循环系统和气路系统的轴向布置，用于测量熔融铅铋和气体的温度。
所述压力变送器25沿主循环系统和气路系统的轴向布置，用于测量压力。
所述电极液位计布置在铅铋储存罐7和气液分离器3上，用于测量熔融铅铋的液位高度。
实施例10：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，主要内容见实施例2，其中，所述热电偶24、压力变送器25还布置在铅铋储存罐7、气液分离器3和气体缓冲罐12上。
实施例11：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，主要内容见实施例2，其中，所述温度控制系统包括管道加热丝27和储存罐加热棒28。
所述管道加热丝27缠绕布置在主循环系统的管道和蛇形注气管线15上，对流经管道和蛇形注气管线15熔融铅铋和气体温度进行调节。
所述储存罐加热棒28置于铅铋存储罐7底部，用于对铅铋存储罐7内盛装的铅铋合金进行加热，使铅铋合金熔化成为熔融铅铋。
实施例12：
参见图1至图3，一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，包括主循环系统、气路系统、测量系统和温度控制系统。
所述主循环系统包括注气器1、实验管道2、气液分离器3、铅铋泵4、铅铋存储罐7和铅铋截止阀。
所述实验管道2的一端与注气器1连通，另一端与气液分离器3连通。
所述铅铋存储罐7通过管道与气液分离器3连接。
当主循环系统工作时，气路系统分别向注气器1和铅铋泵4注入气体。
当铅铋存储罐7内的压力上升时，调节铅铋截止阀，使铅铋存储罐7内的熔融铅铋流入气液分离器3。
所述气液分离器3将铅铋存储罐7传输的气体和熔融铅铋分离，并将熔融铅铋送入实验管道2，进而使熔融铅铋流经整个主循环系统。
当注气器1通入气体后，气体与注气器1内的泡沫金属发生作用，形成气泡，这些气泡在注气器1内与熔融铅铋混合，一同流入实验管道2。
开启铅铋泵4，带动含有气泡的熔融铅铋在主循环系统中循环流动。
所述测量系统用于测量实验管道2内的空泡份额。
所述温度控制系统用于调控熔融铅铋和来流气体的温度。
所述铅铋泵4包括机械式液下泵。
机械式液下泵的支撑板下部分浸入铅铋存储罐7内。当机械式液下泵工作时，将铅铋存储罐7内的熔融铅铋送入实验管道2，使熔融铅铋在主循环系统中流动。
还包括过滤器5。
所述过滤器5安装在铅铋泵4和铅铋存储罐之间，用于对铅铋存储罐输出的熔融铅铋进行过滤。
还包括电动调节阀8和手动调节阀9。
所述铅铋泵4带动熔融铅铋流动时，部分熔融金属流经过滤器5滤除杂质，熔融铅铋流经电动调节阀8后分流，一路流经铅铋文丘里流量计8、注气器1、实验管道2和气液分离器3，另一路流经手动调节阀9。两路熔融铅铋在一等径三通处合流，流经铅铋截止阀，回到铅铋泵4。
还包括铅铋文丘里流量计6、铅铋流量调节阀8、铅铋节流阀9。
所述铋文丘里流量计6用于测量流入实验管道2的熔融铅铋的流量。
所述铅铋流量调节阀8用于调节流入实验管道2的熔融铅铋的流量。
所述铅铋节流阀9用于补偿铅铋流量调节阀8的流量调节能力。
所述气路系统包括气瓶组合11、气体缓冲罐12、气体质量控制器13、气体加热器14、蛇形注气管线15、气体截止阀17、减压阀18和针阀19。
所述气瓶组合11的气体流经缓冲罐12、气体质量控制器13、气体加热器14、蛇形注气管线15后进入注气器1。
所述气体质量控制器13用于实现气体流量测量。
所述气体截止阀17用于调节通过气体质量控制器13的气体流量。
所述减压阀18用于调节气瓶组合11输出气体的压力。
所述针阀19布置在铅铋存储罐7和气液分离器3之间，用于调节流入气液分离器3的熔融铅铋流量。
所述气路系统还包括废气排放滤池16。
所述废气排放滤池16用于收集机理实验装置工作过程中产生的废气。
所述测量系统包括若干电导探针20、步进电机21、探针信号采集器22、终端信号处理设备23、热电偶24、压力变送器25和电极液位计26。如图1所示，24/25指热电偶和压力变送器两个装置集成在一个区域，分别测量同一位点的温度和压力。
若干电导探针20布置在实验管道2上。
所述步进电机21带动这些电导探针20沿实验管道2径向移动，从而测量实验管道2的电导信号。
所述探针信号采集器22采集电导信号，并传输至终端信号处理设备23。
所述终端信号处理设备23对电导信号进行处理，得到实验管道2内的空泡份额参数。所述空泡份额参数包括单个气泡占据的时长、单个气泡的上升速度和时均空泡份额；
所述热电偶24沿主循环系统和气路系统的轴向布置，用于测量熔融铅铋和气体的温度。
所述压力变送器25沿主循环系统和气路系统的轴向布置，用于测量压力。
所述电极液位计布置在铅铋储存罐7和气液分离器3上，用于测量熔融铅铋的液位高度。
所述热电偶24、压力变送器25还布置在铅铋储存罐7、气液分离器3和气体缓冲罐12上。
所述温度控制系统包括管道加热丝27和储存罐加热棒28。
所述管道加热丝27缠绕布置在主循环系统的管道和蛇形注气管线15上，对流经管道和蛇形注气管线15熔融铅铋和气体温度进行调节。
所述储存罐加热棒28置于铅铋存储罐7底部，用于对铅铋存储罐7内盛装的铅铋合金进行加热，使铅铋合金熔化成为熔融铅铋。
实施例13：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，包括主循环系统、气路系统、测量系统和温度控制系统形成装置。
所述热电偶24、压力变送器25、探针信号采集器22、终端信号处理电脑23、电极液位计26、铅铋文丘里流量计6和气体质量流量计首先处于工作状态。
所述铅铋存储罐子7相连的铅铋截止阀10-2与10-3、减压阀18和针阀19处于关闭位置，开启储存罐加热棒28，加热罐内铅铋合金至熔融状态并升温至实验所需温度。
所述三个气体截止阀处于开启状态，打开气瓶组合11中氮气瓶前的减压阀18，开启气体加热器14，主循环系统充满氮气。
所述管道加热丝27处于开启状态，主循环系统的管道设备处于预热状态。
所述铅铋截止阀10-1处于开启状态，铅铋流量调节阀8和铅铋节流阀9处于全开状态。开启铅铋截止阀10-2。
所述气瓶组合11中氩气瓶前的减压阀开启，铅铋储存罐7内的气压上升，熔融铅铋合金因压差而被压入主循环系统的回路当中。
所述电极液位计26显示气液分离器3中出现熔融铅铋液位信号后，关闭铅铋截止阀10-2与气瓶组合11中的氩气瓶减压阀。
所述步进电机21处于工作状态，带动电导探针20移动至实验所需的位置，测量相应径向位置的空泡份额参等数。
所述铅铋泵4处于工作状态。根据实验需求，联动调节铅铋泵4、电动调节阀8和手动节流阀9来实现流过实验段的熔融铅铋流量。所述气体质量控制器13自带操作面板，通过操作面板设置目标流进气体加热器14的气体质量流量，实现进入实验段的气体流量稳定控制。
实施例14：
一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，包括主循环系统、气路系统、测量系统和温度控制系统。
所述主循环系统实现熔融铅铋合金的充排。
所述注气器位于实验段正下方，与实验段焊接连接，材质为316L不锈钢，包括混合室、混合相出口、气相进口和液相进口，气泡发生部件为一支钛多空泡沫金属圆棒。
所述实验段为316L不锈钢材质的圆形通道，流动介质为熔融铅铋与气体的混合物。
所述实验段与电导探针之间的连接采用动密封，密封件为石墨冲刺垫圈。
所述电导探针移动轨道为横向轨道，垂直于所述实验段轴向。
所述步进电机带动电导探针沿横向轨道移动，从而改变电导探针在实验段中沿径向的测量位置。
所述气液分离器位于实验段正上方，与实验段焊接连接，材质为316L不锈钢，包括分离室、混合相进口、气相出口和液相出口。
所述铅铋泵为机械式液下式抽铅泵，其中泵体、叶轮、签泵盖、轴套采用稀土耐磨耐热合金钢制造，支撑管为耐温不锈钢。
所述Y型过滤器位于主循环系统中的过滤支路上，为一滤网过滤器，滤网为316L不锈钢材质的200目丝网，过滤器的结构材料为316L不锈钢。
当主循环系统中的熔融铅铋从铅铋泵中泵出后，经一等径三通，部分熔融铅铋流进Y型过滤器，经过滤器滤除杂质后，再经一等径三通，与主流熔融铅铋汇流。
所述铅铋流量调节阀位于过滤支路后，制造材质为F316不锈钢，功能为调节主循环回路熔融铅铋流量。
所述铅铋文丘里流量计位于注气器液相进口前，制造材质为316L不锈钢，主体构造为一文丘里管，两端与回路采用焊接连接，功能为测量流入实验段的熔融铅铋的流量。
所述铅铋节流阀位于主循环系统旁通支路上，制造材质为F316不锈钢，功能为补偿铅铋流量调节阀的流量调节能力。
所述铅铋存储罐位于主循环系统最低点，经一铅铋截止阀与熔融铅铋流道连接，经一减压阀与氩气瓶连接。铅铋存储罐包括电加热棒、电极液位计、热电偶、压力变送器、排液截止阀。
所述气体加热器为一管道式电加热器，包括气体进口、气体出口、加热内膛和支撑结构，内膛材质为不锈钢，支撑材质为铸铁，功能为加热常温来流氮气至高温，避免在注气器中气液混合后熔融铅铋合金凝固。
所述气体质量控制器位于气体加热器进口前，两个气体质量控制器为并联形式，并分别串联一气体截止阀，功能为测量流过的气体质量流量，同时通过输入面板输入预设流量值，在来流气体流量波动时，调节气体质量控制器内部的电磁阀开度而稳定通过气体质量控制器的流量。
所述电加热棒为法兰式加热棒，功能为加热储存罐内的铅铋金属至熔融状态，并加热升温至实验所需的温度。
所述电加热丝为PID调节铠装加热丝，缠绕布置在主循环系统的管道外，再覆盖保温材料，功能为减少散热量并补偿散热量，以保证熔融铅铋合金不在主循环系统中凝固堵塞。
Claims (10)
1.一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，其特征在于：包括主循环系统、气路系统和温度控制系统；
所述主循环系统包括注气器(1)、实验管道(2)、气液分离器(3)、铅铋泵(4)、铅铋存储罐(7)和铅铋截止阀；
所述实验管道(2)的一端与注气器(1)连通，另一端与气液分离器(3)连通；
所述铅铋存储罐(7)通过管道与气液分离器(3)连接；
主循环系统处于工作状态下，气路系统分别向注气器(1)和铅铋泵(4)注入气体；
所述铅铋截止阀与铅铋存储罐(7)连接，用于调整铅铋存储罐(7)内的熔融铅铋流入气液分离器(3)的流量；
所述气液分离器(3)将铅铋存储罐(7)传输的气体和熔融铅铋分离，并将熔融铅铋送入实验管道(2)，进而使熔融铅铋流经整个主循环系统；
气路系统气体注入注气器(1)的气体与熔融铅铋混合，成为含有气泡的熔融铅铋；
注气器(1)将含有气泡的熔融铅铋送入实验管道(2)；
所述铅铋泵(4)带动含有气泡的熔融铅铋在主循环系统中循环流动；
所述温度控制系统用于调控熔融铅铋和来流气体的温度。
2.根据权利要求1所述的一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，其特征在于：所述铅铋泵(4)包括机械式液下泵；
机械式液下泵的支撑板下部分浸入铅铋存储罐(7)内；机械式液下泵将铅铋存储罐(7)内的熔融铅铋送入实验管道(2)，使熔融铅铋在主循环系统中流动。
3.根据权利要求2所述的一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，其特征在于：还包括过滤器(5)；
所述过滤器(5)安装在铅铋泵(4)和铅铋存储罐之间，用于对铅铋存储罐输出的熔融铅铋进行过滤。
4.根据权利要求1所述的一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，其特征在于：还包括铅铋文丘里流量计(6)；
所述铅铋文丘里流量计(6)布置在气液分离器(3)与实验管道(2)之间；
所述铋文丘里流量计(6)用于测量流入实验管道(2)的熔融铅铋的流量。
5.根据权利要求1所述的一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，其特征在于：还包括铅铋流量调节阀(8)和手动节流阀(9)；
所述铅铋流量调节阀(8)、手动节流阀(9)均布置在气液分离器(3)与实验管道(2)之间；
所述铅铋流量调节阀(8)、手动节流阀(9)用于调整流入实验管道(2)的熔融铅铋的流量。
6.根据权利要求1所述的一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，其特征在于：所述气路系统包括气瓶组合(11)、气体缓冲罐(12)、气体质量控制器(13)、气体加热器(14)、蛇形注气管线(15)、气体截止阀(17)、减压阀(18)和针阀(19)；
所述气瓶组合(11)内盛装有气体，这些气体流经缓冲罐(12)、气体质量控制器(13)、气体加热器(14)、蛇形注气管线(15)后进入注气器(1)；
所述缓冲罐(12)与气瓶组合(11)通过管道连接；
所述气体质量控制器(13)布置在缓冲罐(12)与气体加热器(14)之间；
所述气体质量控制器(13)用于实现气体流量测量；
所述气体加热器(14)布置在缓冲罐(12)与注气器(1)之间，用于对流经的气体加热；
所述蛇形注气管线(15)一端连接气体加热器(14)，另一端连接注气器(1)，使流经气体加热器(14)的气体进入注气器(1)；
所述气体截止阀(17)布置在气体质量控制器(13)与缓冲罐(12)之间，用于调整通过气体质量控制器(13)的气体流量；
所述减压阀(18)布置在气瓶组合(11)的出口处，用于调整气瓶组合(11)输出气体的压力；
所述针阀(19)布置在铅铋存储罐(7)和气液分离器(3)之间，用于调节流入气液分离器(3)的熔融铅铋流量。
7.根据权利要求1所述的一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，其特征在于：所述气路系统还包括废气排放滤池(16)；
所述废气排放滤池(16)与气液分离器(3)连接，用于收集机理实验装置工作过程中产生的废气。
8.根据权利要求1所述的一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，其特征在于：还包括测量系统；
所述测量系统包括若干电导探针(20)、步进电机(21)、探针信号采集器(22)、热电偶(24)、压力变送器(25)和电极液位计(26)；
若干电导探针(20)布置在实验管道(2)上，测量实验管道(2)中熔融铅铋的电导信号；
所述步进电机(21)与电导探针(20)连接，带动这些电导探针(20)沿实验管道(2)径向移动；
所述探针信号采集器(22)采集电导探针(20)的电导信号；
所述热电偶(24)沿主循环系统和气路系统的轴向布置，用于测量熔融铅铋和气体的温度；
所述压力变送器(25)沿主循环系统和气路系统的轴向布置，用于测量压力；
所述电极液位计布置在铅铋存储罐(7)和气液分离器(3)上，用于测量熔融铅铋的液位高度。
9.根据权利要求8所述的一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，其特征在于：所述热电偶(24)、压力变送器(25)还布置在铅铋存储罐(7)、气液分离器(3)和气体缓冲罐(12)上。
10.根据权利要求1所述的一种熔融铅铋与气体两相流的机理实验装置，其特征在于：所述温度控制系统包括管道加热丝(27)和储存罐加热棒(28)；
所述管道加热丝(27)缠绕布置在主循环系统的管道和蛇形注气管线(15)上，对流经管道和蛇形注气管线(15)熔融铅铋和气体温度进行调节；
所述储存罐加热棒(28)置于铅铋存储罐(7)底部，用于对铅铋存储罐(7)内盛装的铅铋合金进行加热，使铅铋合金熔化成为熔融铅铋。
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