[发明专利]一种竖直棒束通道底部进口两相泡状流搅混装置及方法

说明书

一种竖直棒束通道底部进口两相泡状流搅混装置及方法，该装置包括由主进水管道、主进水室和主进水孔组成的主进水区域，由辅助进水管道和辅助进水室组成的辅助进水区域，由滤芯圆管段、滤芯过渡段和滤芯多孔段组成的滤芯结构，由装置上下管座、滤芯套管、滤芯固定平板和滤芯套管固定平板组成的装置支撑固定结构；气体从滤芯圆管段进入后，经过滤芯过渡段从滤芯多孔段流出并与辅助进水混合向上流动，混合形成的气液两相再与主进水混合，通过调节主进水流量获得不同含气率的泡状两相流，最后进入到棒束通道区域；本发明可以获得较大范围的泡状两相流，满足棒束通道内针对不同含汽率的两相泡状流实验需求；此外，本发明还具有操作简单、稳定性高、装置易于加工和安装等优点。

技术领域

本发明属于两相泡状流实验研究技术领域，具体涉及一种竖直棒束通道底部进口两相泡状流搅混装置及方法。

背景技术

气液两相流广泛应用于石油、化工、能源、动力、航天系统及制药等工业领域，通常包含复杂多变的流型特征，包括泡状流、弹状流、环状流和雾状流等，研究其流型特征在生产过程和科学研究中具有十分重要的意义。

在气液两相泡状流实验研究中，首先需要解决的问题是泡状流的形成与气液两相的搅混，通常采用的方式是在气液两相流回路上增加气液搅混专用设备，但由于气液两相流的复杂性，如何实现气泡与液体的有效混合及含汽率的控制一直以来未能很好的解决。

关于两相流实验中的气液搅混方法国内外学者进行了大量有意义的研究。例如，中国专利CN102068928A公开了一种汽液两相流混合器，其装置为内侧布置有旋向相反来福线的双向锥形结构，可使两相流中的气泡被破碎，达到细化颗粒以便于和液体充分混合，但是，其装置的主要目的是为了有效增大汽液界面表面积以增加汽相溶解度，并不适用于对两相泡状流流型特性的研究，且实验装置也不能实现气泡较好的均匀度。中国专利CN204142465U公开了一种气液两相流相含率控制及气液两相混合装置，该装置包含液体输送管道、气体输送管道及气液两相混合器等结构，其中气液两相混合器为双层圆筒结构，气液两相通过内层筒壁上布置的进气小孔混合，该装置可通过流量计和调节阀门对气液两相流量进行调节进而控制稳定状态下气液两相的相含率，但是，该装置中液体质量流量不能过大，否则气泡的均匀性不能得到保证，因而该装置不适用于大流量工况下的两相泡状流特性实验研究，且实验中气体含气率的范围也受限。中国专利CN204220048U公开了一种气液搅混装置，该装置中包含孔板波纹板及蜂窝器，其中孔板波纹板上还设置有供气液流体流过的通孔，气液流体经过孔板波纹管结构进行第一次搅混，在孔板波纹板和蜂窝器之间的预留空间进行二次混合，最后利用蜂窝器对气液流体进行导直并进入到实验段。但是这种波纹板结构的流动阻力相对来说较大，大流量下装置的稳定性也不能得到保证，可能会引起装置的振动。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术与方法的不足，提供一种竖直棒束通道底部进口两相泡状流搅混装置及方法，能够获得大流量范围内不同含气率的泡状两相流，气液体经搅混后具有较好的均匀性，并且装置具有较好的抗震性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种竖直棒束通道底部进口两相泡状流搅混装置，所述搅混装置设置在包围实验棒束4的棒束套管5底部，包括由主进水管道8、主进水室7和主进水孔2组成的主进水区域，由辅助进水管道12和辅助进水室11组成的辅助进水区域，由滤芯圆管段15、滤芯过渡段1和滤芯多孔段6组成的滤芯结构，由装置上管座9、装置下管座14、滤芯套管3、滤芯固定平板13和滤芯套管固定平板10组成的装置支撑固定结构。

所述装置下管座14位于最底部，用于支撑整个搅混装置；

所述辅助进水室11位于装置下管座14上方相邻位置，水平放置的辅助进水管道12直接贯穿辅助进水室11的壁面，共同构成了辅助进水的入口通道；