[实用新型]一种利用气蚀控制流量的文丘里管

说明书

技术领域

本实用新型涉及文丘里管技术领域，具体涉及一种利用气蚀控制流量的文丘里管。

背景技术

“非能动安全系统压水堆核电技术”是一种新三代+核电技术，例如AP1000和CAP1400，因其安全性和先进性，具有广阔的发展前景。“非能动安全系统压水堆核电技术”中的化学与容积控制系统(CVS)需维持反应堆冷却剂系统(RCS)所需的冷却剂，以保持核电站运行期间保持稳压器的液位。为保障CVS补水流量的稳定，防止补水泵超流量。需要开发一种流量控制精度高，反应灵敏，结构紧凑，使用寿命长的流量控制装置。

防止补水泵超流量：当文丘里管流量超过设计流量，文丘里管喉管处会因为流速增加导致压力低于饱和蒸气压，从而产生汽蚀，堵塞喉管，从而起到流量控制的作用，防止补水泵超流量。

文丘里管是一种先收缩而后逐渐扩大的管道，是意大利物理学家G.B.文丘里实用新型的，因此而得名。文丘里管是常被用作测量流体流量的一种装置，测出其入口截面和最小截面处的压力差，用伯努利定理即可求出流量，差压式文丘里管流量测量装置在工业中得到广泛应用。另外，利用文丘里管的汽蚀效应做成的喷射器、施肥器等产品也较多。目前国内尚未提出将其用于流量控制。

目前，实际生产中使用的文丘里管很少根据汽蚀原理设计喉径，流量的增加很难及时的通过文丘里管进行控制，因此普通文丘里管不能显著快速的起到流量控制作用。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种结构紧凑、压降小、安全可靠、使用寿命长的利用气蚀控制流量的文丘里管。

本实用新型采用如下技术方案：

一种利用气蚀控制流量的文丘里管，包括入口直管段、曲线渐缩管段、圆筒喉管段、圆锥渐扩段、维多辛斯基曲线渐扩段及出口直管段，所述管段依次排列、首尾连接，所述文丘里管的两端与外部结构可采用焊接连接或法兰连接。

进一步的，所述入口直管段长度为L₁，其截面圆直径为D₁，L₁随文丘里管总长度而变化，一般根据焊接要求可取25mm。

进一步的，所述曲线渐缩管段采用圆弧型结构,其长度为L₂，曲线渐缩管段的首端与入口直管段的尾端连接，曲线渐缩管段的首端截面圆形直径等于入口直管段截面的圆形直径D₁，曲线渐缩管段的尾端与圆筒喉管段相切，所述圆弧型结构的圆弧半径R为:

式中：D₁为入口直管段截面的直径，d_N为圆筒喉管段截面直径。

进一步的，所述曲线渐缩管段的长度L₂为：

式中：D₁为入口直管段截面的直径，d_N为圆筒喉管段截面直径。

进一步的，所述圆筒喉管段长度L₃＝(0.1～3)d_N，其截面直径d_N为：

式中：D₁为入口直管段截面的直径(mm)，p_i为入口压力(MPa)，为表压，Dp为最大预期压降(MPa)，p_s为流体温度对应的饱和蒸气压(MPa)，为绝压，Q为流体流量(m³/h)，ρ为流体密度(kg/m³)，圆筒喉管段截面直径取值根据各相关参数确定最大值和最小值。

进一步的，所述圆锥渐扩段首端所在截面直径与圆筒喉管段截面直径相同，其尾端与所述维多辛斯基曲线渐扩段相切，圆锥渐扩段长度L₄为：

L₄＝(1.3～2.3)*D₁ (4)

圆锥渐扩段尾端与维多辛斯基曲线渐扩段相切处截面圆直径为D_*，

式中，θ取值范围为5°～15°，θ/2为圆锥渐扩段的圆锥面与文丘里管轴线所呈的倾斜角。

进一步的，所述维多辛斯基曲线渐扩段长度L₅为:

L₅＝(2～3)D₁ (6)

其首端所在截面圆的直径为D_*，其曲线方程为：