阅读说明：本技术 一种实现低温管道系统压力振荡调控的结构及方法 (Structure and method for realizing low-temperature pipeline system pressure oscillation regulation and control ) 是由 胡露露 陈慧 亓新 刘迎文 于 2020-03-06 设计创作，主要内容包括：一种实现低温管道系统压力振荡调控的结构及方法,包括内置有低温液体的低温液体储箱,在低温液体储箱内设置有开口端与低温液体储箱相连另一端封闭的低温管道,在低温管道上安装有调整系统内部压力振荡调控模块,所述低温管道位于常温环境,低温管道与置于低温液体储箱的开口端共同形成沿管轴向的温度梯度分布,从而诱发系统内部的压力振荡。由于本发明在低温液体储箱内设置有开口端与低温液体储箱相连另一端封闭的低温管道,在低温管道上安装有调整系统内部压力振荡调控模块,通过调整振荡调控模块的位置,一方面能够有效抑制低温管道系统内的不利压力振荡,另一方面,结构简单,易于实现,能满足不同调控效果的要求,调控速度快,性能可靠。(The utility model provides a realize structure and method of cryogenic piping system pressure oscillation regulation and control, includes that the built-in cryogenic liquid storage tank that has cryogenic liquid is provided with the open end and the cryogenic liquid storage tank links to each other the other end confined cryogenic piping in cryogenic liquid storage tank, installs the inside pressure oscillation regulation and control module of adjustment system on cryogenic piping, cryogenic piping is located normal atmospheric temperature environment, and cryogenic piping forms along the axial temperature gradient distribution of pipe jointly with the open end of placing cryogenic liquid storage tank in to induce the inside pressure oscillation of system. According to the invention, the low-temperature pipeline with the opening end connected with the low-temperature liquid storage tank and the other end closed is arranged in the low-temperature liquid storage tank, and the pressure oscillation regulation and control module in the regulation system is arranged on the low-temperature pipeline, so that the unfavorable pressure oscillation in the low-temperature pipeline system can be effectively inhibited by regulating the position of the oscillation regulation and control module, and the low-temperature pipeline system has the advantages of simple structure, easiness in realization, capability of meeting the requirements of different regulation and control effects, high regulation and control speed and reliable performance.)

一种实现低温管道系统压力振荡调控的结构及方法

技术领域

本发明涉及一种管道压力调控结构及方法，特别涉及一种实现低温管道系统压力振荡调控的结构及方法。

背景技术

Taconis振荡系统是最简单的热-声振子，由低温液体储箱和低温管道系统构成。当半封闭管道系统开口段处于低温环境，而封闭段维持环境温度时，冷热端之间的温度分布形成，在该管内就可能产生振荡。Taconis振荡的驱动力是由壁面方向的温度梯度提供的。Taconis振荡广泛存在于低温工程测量和低温液体储存系统中。低温系统中的Taconis振荡大都是有害的，一方面，Taconis振荡将大大增加低温管道系统中的漏热损失；另一方面，Taconis振荡会对低温环境下的液位和压力测量等过程产生干扰。

发明内容

本发明目的在于提供一种实现低温管道系统压力振荡调控的结构及方法，其调控结构简单，易于实现，能满足不同调控效果的要求，而且调控速度快，性能可靠。

为达到上述目的，本发明实现低温管道系统压力振荡调控的结构，包括内置有低温液体的低温液体储箱，在低温液体储箱内设置有开口端与低温液体储箱相连另一端封闭的低温管道，在低温管道上安装有调整系统内部压力振荡调控模块，所述低温管道位于常温环境，低温管道与置于低温液体储箱的开口端共同形成沿管轴向的温度梯度分布，从而诱发系统内部的压力振荡。

所述振荡调控模块安装在低温管道的温度梯度的低温段实现低温管道系统内压力零振荡。

所述振荡调控模块采用扩式调控元件或缩式调控元件；

所述振荡调控模块安装在低温管道的温度梯度斜率最大点处且所采用的扩式调控元件与低温管道的内径比大于1.4实现低温管道系统内压力零振荡。

所述振荡调控模块安装在低温管道的温度梯度斜率最大点处且所采用的缩式调控元件与低温管道的内径比小于0.35实现低温管道系统内压力零振荡。

所述振荡调控模块安装在低温管道的温度梯度高温段且所采用的扩式调控元件与低温管道的内径比小于1.4实现低温管道系统内压力零振荡。

所述振荡调控模块安装在低温管道的温度梯度高温段且采用缩式调控元件时实现低温管道系统内压力零振荡。

所述振荡调控模块与低温液体储箱之间低温管道上还安装有缓冲容器。

本发明实现低温管道系统压力振荡调控的方法，包括如下步骤：

1)开启振荡调控模块，测定并记录低温管道系统内的平均压力及压力振荡；

2)测定低温管道系统的高低温温度比、管道内径及温度梯度所在的位置；

3)根据低温管道系统所处的初始条件，选择振荡调控模块元件：扩式调控元件或缩式调控元件；

4)根据低温管道系统空间需求及温度梯度所在的位置，确定扩式调控元件或缩式调控元件在管道中的位置，并确定扩式调控元件或缩式调控元件的内径。

所述振荡调控模块安装在低温管道的温度梯度的低温段；

所述振荡调控模块安装在低温管道的温度梯度斜率最大点处且所采用的扩式调控元件与低温管道的内径比大于1.4；

所述振荡调控模块安装在低温管道的温度梯度斜率最大点处且所采用的缩式调控元件与低温管道的内径比小于0.35；

所述振荡调控模块安装在低温管道的温度梯度高温段且所采用的扩式调控元件与低温管道的内径比小于1.4；

振荡调控模块安装在低温管道的温度梯度高温段且采用缩式调控元件并与低温管道的内径比小于1时可实现低温管道系统内压力零振荡。

本发明的有益效果：由于本发明在低温液体储箱内设置有开口端与低温液体储箱相连另一端封闭的低温管道，在低温管道上安装有调整系统内部压力振荡调控模块，通过调整振荡调控模块的位置，一方面能够有效抑制低温管道系统内的不利压力振荡，另一方面，结构简单，易于实现，能满足不同调控效果的要求，调控速度快，性能可靠。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中振荡调控模块的结构示意图。

图3为本发明系统振荡调控方法流程图。

图4为本发明低温管道系统在不同调控模式下的压力振荡调控结果图。

图5为低温腔管道系统调控后的压力振荡图。

图中：1-低温液体储箱，2-低温管道，3-振荡调控模块，4-低温液体，3.1-扩式调控元件，3.2-缩式调控元件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

参照图1，本发明实现低温管道系统压力振荡调控的结构，包括由低温液体储箱1，低温管道2，振荡调控模块3和低温液体4构成的低温热-声振子系统；低温管道2为一端开口一端封闭的管道，低温管道2的开口端与低温液体储箱1相连，低温管道2上设有用以调整系统内部压力的振荡调控模块3；所述低温管道2位于常温环境，与置于低温液体储箱1的开口端共同形成沿管轴向的温度梯度分布，从而诱发系统内部的压力振荡。

如图2所示，本发明的振荡调控模块3采用扩式调控元件3.1或缩式调控元件3.2；所述扩式调控元件3.1或缩式调控元件3.2的与低温管道的管径比及所述扩式调控元件3.1或缩式调控元件3.2与温度梯度的相对位置决定调控实现的振荡状态。所述振荡调控模块3安装在低温管道2的温度梯度的低温段时可实现低温管道系统内压力零振荡。所述振荡调控模块3安装在低温管道2的温度梯度斜率最大点位置且采用扩式调控元件3.1与低温管道2的内径比大于1.4时可实现低温管道系统内压力零振荡。所述振荡调控模块3安装在低温管道2的温度梯度斜率最大点位置且采用缩式调控元件3.2并与低温管道2的内径比小于0.35时可实现低温管道系统内压力零振荡。所述振荡调控模块3安装在低温管道2的温度梯度高温段且采用扩式调控元件3.1与低温管道2的内径比小于1.4时可实现低温管道系统内压力零振荡。所述振荡调控模块3安装在低温管道2的温度梯度高温段且采用缩式调控元件3.2并与低温管道2的内径比小于1时可实现低温管道系统内压力零振荡。

如图3所示，本发明实现低温管道系统压力振荡调控的方法包括如下步骤：

1)开启振荡调控模块3，测定并记录低温管道2系统内的平均压力及压力振荡；

2)测定低温管道2系统的高低温温度比、管道内径及温度梯度所在的位置；

3)根据低温管道系统所处的初始条件，选择振荡调控模块元件：扩式调控元件3.1或缩式调控元件3.2；

4)根据低温管道系统空间需求及温度梯度所在的位置，确定扩式调控元件3.1或缩式调控元件3.2在管道中的位置，并确定扩式调控元件3.1或缩式调控元件3.2的内径。

5)监测并记录低温管道内压力振荡，以获得低温管道系统压力振荡的调控结果。

其中，振荡调控模块3安装在低温管道2的温度梯度的低温段时可实现低温管道系统内压力零振荡。所述振荡调控模块3安装在低温管道2的温度梯度斜率最大点位置且采用扩式调控元件3.1与低温管道2的内径比大于1.4时可实现低温管道系统内压力零振荡。所述振荡调控模块3安装在低温管道2的温度梯度斜率最大点位置且采用缩式调控元件3.2并与低温管道2的内径比小于0.35时可实现低温管道系统内压力零振荡。所述振荡调控模块3安装在低温管道2的温度梯度高温段且采用扩式调控元件3.1与低温管道2的内径比小于1.4时可实现低温管道系统内压力零振荡。所述振荡调控模块3安装在低温管道2的温度梯度高温段且采用缩式调控元件3.2并与低温管道2的内径比小于1时可实现低温管道系统内压力零振荡。

下面通过具体实施例来对本发明实现低温管道系统压力振荡调控的结构及方法做进一步说明。

实施例

开启振荡调控模块3，测定并记录低温管道2系统内的平均压力及压力振荡；采用不同模式的调控元件后，低温管道系统内的压力振荡的调控结果如图4所示，其中虚线位置为零振荡的稳定状态。低温管道的高低温温度比为66.7、管道内径为2.85m，管长为1m，温度梯度位于低温管道的中部位置。选择不同内径比(r/r₀＝0.18,0.35,0.53,0.70,0.88,1.23,1.40,1.75,2.11,2.46,2.81,3.16,3.51)的调控元件，其中扩式调控元件3.1的r/r₀>1，缩式调控元件3.2的r/r₀<1，将其安装在低温管道2的不同位置(x＝-0.4m,-0.3m,-0.2m,-0.1m,0,0.1m,0.2m,0.3m,0.4m)，监测并记录管内压力振荡，获得低温管道系统的压力振荡图。图5(a)为调控元件的位置在x＝0m时不同内径条件下的压力比图，图5(b-e)分别为图5(a)中内径分别为(Ⅰ)r/r_o＝0.53，(Ⅱ)r/r_o＝0.70，(Ⅲ)r/r_o＝0.88和(Ⅳ)r/r_o＝1.23时的系统压力振荡图，其中当r/r_o＝1.23时调控实现零振荡的稳定状态。

对比不同调控模式的结果显示，本发明实现低温管道系统压力振荡调控的结构能够有效抑制低温管道系统内的不利压力振荡，而且调控速度快，性能可靠。