CN106439204B - 被动式两相水锤缓解装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种被动式两相水锤缓解装置，包括导流管、分离梭和均流筛，所述均流筛设置在导流管下游，所述分离梭设置在导流管内；在所述均流筛的筛体上加工有渐扩通孔，全部通孔的总流通面积大于1.2倍导流管出口截面积。本发明的积极效果是：导流管有利于两相流体中气相的顺畅排出，削弱了水锤现象的强度；分离梭有利于导流管内两相流体实现初次相分离，防止发生流动拥塞，抑制反向流动，进一步削弱了水锤现象的强度；均流筛有利于两相流体实现二次相分离；若干数量的渐扩圆形或椭圆形通孔不仅使大尺寸气团碎化成较小尺寸气泡，还能抑制冷却水快速倒流，缓解了两相水锤现象，达到了减震降噪的目的。

Description

被动式两相水锤缓解装置
技术领域
本发明涉及一种水锤缓解装置，具体涉及一种不依赖外部动力即可缓解自然循环***中两相水锤现象的装置。
背景技术
两相水锤现象广泛地存在于科研实验装置和工业生产设备中，当两相工质的汽液相没有均匀混合且不连续流动时，大尺寸的液团会高速地占据汽团空间，从而剧烈地冲击设备与管道，产生强烈震动和噪声，严重地威胁设备运行安全。已有的水锤消除或缓解装置大多是面向强迫循环回路，解决单相水锤问题，集中在防水锤止回阀工业领域，如“一种叶轮式防水锤静音止回阀”(专利号：ZL200910214544.7)，设置了整流罩、导流体和弹簧等复杂结构，可不考虑流阻因素，解决了止回阀关闭时产生的单相水锤现象。
现有的水锤消除装置或缓解装置存在如下缺点：(1)具有运动部件或弹簧等复杂部件，不可靠耐用；(2)流阻较高，依赖于外部动力或电源；(3)很难解决两相水锤这种水击界面不确定且不断发生变化的复杂水锤现象。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种被动式两相水锤缓解装置，在没有外部动力的情况下，仍可缓解反应堆等自然循环***中的两相水锤现象，达到减震降噪的目的，提高相关平台运行的安全性和隐蔽性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种被动式两相水锤缓解装置，包括导流管、分离梭和均流筛，所述均流筛设置在导流管下游，所述分离梭设置在导流管内；在所述均流筛的筛体上加工有渐扩通孔，全部通孔的总流通面积大于1.2倍导流管出口截面积。
进一步地，所述分离梭梭体的前段为曲面旋转体、中段为圆柱体、后段为圆锥体；所述分离梭通过设置在梭体中段的支撑臂内置在导流管的中前段部位；所述分离梭的梭体长度为导流管长度的0.1倍，前段、中段和后段的长度比为3:2:5；所述支撑臂至少为三个，在导流管截面上均匀布置。
进一步地，所述导流管为拉瓦尔喷管或渐扩喷管；所述导流管进出口横截面内径相等，中段喉部内径为进出口横截面内径的0.8倍以下。
进一步地，所述均流筛为球冠体或渐扩筒体；所述均流筛的内径为进出口横截面内径的1.5倍以上；厚度大于5mm。
进一步地，所述通孔数量大于133个，内径小于10mm，渐扩角为60～150°。
进一步地，所述导流管竖直向上安装或倾斜向上安装。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)导流管的渐扩喷管或拉瓦尔喷管结构形式、以及竖直向上或倾斜向上的安装方式，有利于两相流体中气相的顺畅排出，削弱了水锤现象的强度。
(2)分离梭的结构和布置形式，有利于导流管内两相流体实现初次相分离，防止发生流动拥塞，抑制反向流动，进一步削弱了水锤现象的强度。
(3)均流筛是缓解两相水锤现象的核心部件；其渐扩筒体或球冠状结构形式，有利于两相流体实现二次相分离；若干数量的渐扩圆形或椭圆形通孔不仅使大尺寸气团碎化成较小尺寸气泡，还能抑制冷却水快速倒流，缓解了因大尺寸气团在冷却水中冷凝破灭或位置移动导致冷却水快速倒流对相关平台设备的剧烈冲击即两相水锤现象，达到了减震降噪的目的。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为分离梭的结构示意图。
具体实施方式
被动式两相水锤缓解装置由导流管、分离梭和均流筛三部分组成。其特点包括：
(1)导流管为拉瓦尔喷管或渐扩喷管，其上游连接相关平台设备，下游连接均流筛；导流管安装方式为竖直向上安装或倾斜向上安装。
(2)分离梭由梭体和支撑臂组成；梭体前段为曲面旋转体、中段为圆柱体，后段为圆锥体结构，通过若干数量(至少三个)的支撑臂内置在导流管的中前段部位；若干数量的支撑臂在导流管截面上均匀布置。
(3)均流筛为球冠体或渐扩筒体结构，其上游连接导流管，下游通往大空间冷却水；均流筛的筛体上加工有若干数量的渐扩圆形或椭圆形通孔，所有通孔的总流通面积大于1.2倍导流管出口截面积。
以下将结合附图对本发明装置的构造和原理进行详细说明：
如图1所示，被动式两相水锤缓解装置由导流管1、分离梭2和均流筛3组成。
如图2所示，分离梭2由梭体5和支撑臂6组成。
如图1所示，被动式两相水锤缓解装置的导流管1为双曲面拉瓦尔喷管结构，长度为300mm，进出口横截面内径均为100mm，中段喉部内径为进出口横截面内径的0.8倍以下，其上游通过法兰与平台设备4相连接，下游通过法兰与均流筛3相连接；均流筛3为球冠体结构，内径为进出口横截面内径的1.5倍以上，厚度大于5mm，其上游端与导流管1通过法兰连接，筛体上加工有渐扩圆形通孔，通孔数量大于133个，内径小于10mm，渐扩角为60～150°，全部通孔总面积大于导流管1出口截面积的1.33倍。
如图2所示，分离梭梭体5长度为导流管长度的0.1倍，前段为椭球体，中段为圆柱体，后端为圆锥体，长度分别为分离梭梭体长度的0.3倍、0.2倍和0.5倍，直径均大于15mm，梭体5通过3条支撑臂6内置在导流管1中前段部位1/3处，连接形式为焊接。
本发明的工作原理：如图1所示，相关平台设备4的两相流体流入导流管1后，在分离梭2后端初次相分离，在均流筛3的球冠体内部二次相分离，形成的大尺寸气团被均流筛3的多个渐扩圆形通孔碎化成较小尺寸的气泡，同时气泡冷凝破灭或位置移动引起冷却水倒流还受到了多个渐扩圆形通孔的抑制，从而较大缓解了水锤现象，达到了减震降噪的目的。

Claims (9)

1.一种被动式两相水锤缓解装置，其特征在于：包括导流管、分离梭和均流筛，所述均流筛设置在导流管下游，所述分离梭设置在导流管内；在所述均流筛的筛体上加工有渐扩通孔，全部通孔的总流通面积大于1.2倍导流管出口截面积；所述分离梭的梭体的前段为曲面旋转体、中段为圆柱体、后段为圆锥体；所述分离梭通过设置在梭体中段的支撑臂内置在导流管的中前段部位。
2.根据权利要求1所述的被动式两相水锤缓解装置，其特征在于：所述分离梭的梭体长度为导流管长度的0.1倍，前段、中段和后段的长度比为3:2:5。
3.根据权利要求1所述的被动式两相水锤缓解装置，其特征在于：所述支撑臂至少为三个，在导流管截面上均匀布置。
4.根据权利要求1所述的被动式两相水锤缓解装置，其特征在于：所述导流管为拉瓦尔喷管或渐扩喷管。
5.根据权利要求4所述的被动式两相水锤缓解装置，其特征在于：所述导流管进出口横截面内径相等，中段喉部内径为进出口横截面内径的0.8倍以下。
6.根据权利要求1所述的被动式两相水锤缓解装置，其特征在于：所述均流筛为球冠体或渐扩筒体。
7.根据权利要求6所述的被动式两相水锤缓解装置，其特征在于：所述均流筛的内径为进出口横截面内径的1.5倍以上；厚度大于5mm。
8.根据权利要求1所述的被动式两相水锤缓解装置，其特征在于：所述通孔数量大于133个，内径小于10mm，渐扩角为60~150°。
9.根据权利要求1所述的被动式两相水锤缓解装置，其特征在于：所述导流管竖直向上安装或倾斜向上安装。
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