[发明专利]一种高速诱导轮低温空化实验装置

说明书

本发明涉及低温空化实验装置。目的是提供一种高速诱导轮低温空化实验装置，该装置应能确保实验顺利进行，实验过程安全可靠易于操作，且结构简单。技术方案是：一种高速诱导轮低温空化实验装置，包括卧式供液罐、带有二号真空泵接口的诱导轮测试段以及通过单层管道连通诱导轮测试段输出口的立式集液罐，二号真空泵接口用于连通二号真空泵；其特征在于所述卧式供液罐通过带有阀门的双层管道与诱导轮测试段连通,双层管道与诱导轮测试段之间还通过配有入口压力和温度传感器的接头连通着配有稳压罐的高压气瓶；所述卧式供液罐上还分别安装着带有阀门的一号真空泵接口和压缩机接口；前述的各个部件及各管道的外表面均包覆着聚氨醋泡沫材料。

技术领域

本发明涉及低温空化实验装置，尤其涉及一种高速诱导轮低温空化实验装置。属于低温工程、流体机械工程领域和航空工程领域。

背景技术

随着石化工业和航天技术的不断发展，离心泵也逐步向高速和大功率密度方向发展，而且随着离心泵输送介质的多样化，离心泵在输送易汽化介质和气体低温液化输送等应用领域的不断拓展，使得离心泵内复杂湍流场对进口条件异常敏感，特别是空化导致液体火箭发动机离心泵故障越来越突出的背景下，进口截面上即使相对强度较弱的扰动，也可能与泵内空化流场作用，进而影响泵的稳定运行，这些都对离心泵的空化性能、工作稳定性等提出了更高的要求。

为了保证离心泵具有优越的空化性能，在离心泵叶轮前加载高抗空化性能的诱导轮是保证离心泵稳定运行的最有效方法。由于低温液体的表面张力比常温水小很多，诱导轮在输送低温液体的过程中，如果管路泄热将促使低温介质相变析出气泡，导致低温液体的运动行为和常温汽液两相流动有较大差别。此外，低温流体较低的粘性也会直接影响气泡尾迹区域的流场结构，进而影响汽液两相流动流型的转变边界，这些都会对输送低温介质的诱导轮空化性能产生影响。开展针对性的诱导轮低温空化实验，并在此基础上提出改进措施具有显著的现实意义。然而，在实际的操作的过程中开展低温液体含气条件下的空化实验难度较大：一方面因为在进行诱导轮高速运转实验时，直接通过壁面加热或辐射传热等方法研究输送管路泄热导致的低温液体相变时，如果操作不慎，可能造成管内低温流体瞬间沸腾，具有较难的技术问题；另一方面，如果保温措施实施不当或者发生低温液体泄漏，就会造成人员伤害。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种高速诱导轮低温空化实验装置，该装置应能确保实验能够顺利进行,实验过程安全可靠，易于操作,并且具有结构简单的特点。

本发明通过以下技术方案实现。

一种高速诱导轮低温空化实验装置，包括卧式供液罐、带有二号真空泵接口的诱导轮测试段以及通过单层管道连通诱导轮测试段输出口的立式集液罐，二号真空泵接口用于连通二号真空泵；

其特征在于所述卧式供液罐通过带有阀门的双层管道与诱导轮测试段连通,双层管道与诱导轮测试段之间还通过配有入口压力和温度传感器的接头连通着配有稳压罐的高压气瓶；所述卧式供液罐上还分别安装着带有阀门的一号真空泵接口和压缩机接口；前述的各个部件及各管道的外表面均包覆着聚氨醋泡沫材料。

所述诱导轮测试段包括低温电机带动的诱导轮和安装在诱导轮测试段的石英玻璃管下面的导流体；诱导轮测试段外部的透明真空视窗采用有机玻璃材质的方腔型结构，且透明真空视窗与石英玻璃管之间抽真空。

所述双层管道的外层管道两端分别安装有等温气体入口和等温气体出口，双层管道的内层管道之间连接有低温涡街流量计。

双层管道的外层管道安装有等温气体连通管，以绕过低温涡街流量计并保持连通。

所述高压气瓶通过带有通气喷嘴的管路连通稳压罐以单向且以一定速率向主循环回路注入等温气体，所述通气喷嘴是直管通气喷嘴或螺旋通气喷嘴。

诱导轮测试段与立式集液罐之间的单层管道上安装有出口温度和压力传感器。

所述诱导轮测试段配有观察研究用的冷光灯以及高速相机。