CN102548068A - 直径6毫米特种电加热模拟元件 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种直径6毫米特种电加热模拟元件，它包括管状的外壳，在外壳内沿轴向布设有发热丝和热电偶，在外壳内腔填充有结晶氧化镁粉并将发热丝和热电偶隔离；所述发热丝是由若干股电阻丝绞合而成，发热丝从外壳的一端伸入并在外壳中部折返后从同一端引出，发热丝的两个端部均与设于外壳外侧的发热丝毛细管焊接；所述热电偶为两对，其分别用于检测发热丝折返处和中段的中心温度，所述的两对热电偶均从外壳的同一端引出并与发热丝的引出端位于同一侧，两对热电偶的引出端分别与热电偶毛细管焊接。本发明的模拟元件直径小，发热功率高，而且热传导效率好。

Description

直径6毫米特种电加热模拟元件

技术领域

本发明涉及一种直径6毫米特种电加热模拟元件，具体为一种直径为6mm的特种电加热元件，它是用电加热元件来模拟反应堆真实核燃料元件的核释热，属于电气工程技术领域。

 

背景技术

在新型核动力装置自然循环整体实验装置中，需要使用电加热元件体的来模拟核反应堆堆芯真实燃料元件的核释热，这也是该实验装置最核心、最关键的部件之一。

由于核反应堆实验装置的技术指标要求非常严格，需要在狭小的空间内布设几百根电加热元件，对于采用的每根特种电加热元件，不仅需要满足直径为φ6mm的技术要求，还要求电加热管总长3000mm而发热长度达到1400±20mm，功率达到7.5±2%kw，引出棒非发热段功率消耗小于30w而且还埋设两对热电偶来分别测温等。因此，其设计和制造的难度都相当大，目前国际上类似的以核电站为模拟对象，来模拟核燃料元件的电加热元件一般管径都在φ9.5mm左右，这使得目前在设计我国的新型核反应堆时没有任何公开的技术文件可以参考，只能走自己的研发之路。对于传统的金属管状电加热元件，通常采用绕制好的螺旋状电阻丝或将直丝装入金属管内两种结构，然后在金属管内填充好热传导性能好、绝缘性能高的结晶氧化镁粉，再经过旋锻、拉拔减径加工成型。这种结构的电加热管对于普通加热装置来说足够满足需求，但是由于螺旋状的电阻丝需要配置较粗的管径，对于不到φ5mm的管壁内径而言，从工艺上很难实现；而直丝虽然能够满足管径的需求，但由于其发热功率较小，又无法达到所需的功率指标，因此这两种结构的电加热管都不合适要求。

 

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于解决现有电加热元件无法满足新型核反应堆的技术指标的问题，而提供一种直径小、发热功率高的电加热模拟元件。 

本发明的技术方案：直径6毫米特种电加热模拟元件，包括管状的外壳，其特征在于，在外壳内沿轴向布设有发热丝和热电偶，在外壳内腔填充有结晶氧化镁粉并将发热丝和热电偶隔离；所述发热丝是由若干股电阻丝绞合而成，发热丝从外壳的一端伸入并在外壳内折返后从同一端引出，发热丝的引出端与外部电源连接；所述热电偶为两对，其分别用于检测发热丝折返处和中段的中心温度，所述的两对热电偶均从外壳的同一端引出并与发热丝的引出端位于同一侧。

针对外壳的技术改进，本发明中外壳的管径小于或等于6mm。

进一步的技术方案，所述的两对热电偶，其中一对热电偶位于发丝热的上方并与发热丝的折返处相对应，另一对热电偶设于发热丝的下方并与发丝热的中段相对应。

再进一步，发热丝的两个端部分别通过设于外壳外侧的发热丝毛细管后与电源连接。

针对发热丝长度的技术改进，所述发丝热在外壳内的直线长度范围为1200mm~1600mm。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、直径小：本发明的电加热模拟元件外壳直径只有6mm，能够在管壁内径不足5mm的空间内密布，满足了核反应堆对于管径尺寸的需求。

2、发热功率高：由于采用多股电阻丝绞合的结构，因此每根电加热模拟元件都能够提供7.5±2%kw的功率输出，能够真实的模拟出核燃料元件的核释热效果。

3、能够实时监控温度：由于在金属管内分段布设有两对热电耦，装配后通过电耦的检测作用能够实时监控模拟电加热元件的工作状态，并判断是否出现异常。

4、热传导效率好，本发明在管内通过填充结晶氧化镁粉，能够既达到良好的绝缘效果，又具有良好的热传导率。

 

附图说明

图1为本发明直径6毫米特种电加热模拟元件的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图1的I部放大图。

图中，1—外壳，2—发热丝，3—热电偶，4—结晶氧化镁粉，5—发热丝毛细管，6—热电偶毛细管。

 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

    如图1、图2、图3和图4所示，本发明的直径6毫米特种电加热模拟元件，包括管状的外壳1，外壳1为金属材质，如型号为321的不锈钢，外壳1的管径小于或等于6mm，最佳为6mm。在外壳1内沿轴向布设有发热丝2和热电偶3，所述热电偶为现有元器件，它能够检测发热丝的温度变化。在外壳1内腔填充有结晶氧化镁粉4并将发热丝2和热电偶3隔离，所述结晶氧化镁粉具有热传导性能好、绝缘性能高的特点，因此它能够保障外壳1在不导电的情况下，获得高效率的传导热量，同时，通过填充结晶氧化镁粉4，还能够将发热丝2和热电偶3的位置固定，防止其相互接触而烧坏。本发明中，发热丝2是由若干股电阻丝绞合而成（类似钢丝绳结构），发热丝2从外壳1的一端伸入并在外壳1中部折返后从同一端引出，发丝热2在外壳1内的直线长度范围为1200mm~1600mm，最佳为1400mm。发热丝2的两个端部分别与设于外壳1外侧的发热丝毛细管5焊接固定后，再与外部的电源连接。所述热电偶3为两对，其中一对热电偶位于发丝热2的上方并与发热丝的折返处相对应，另一对热电偶设于发热丝2的下方并与发丝热的中段相对应。所述的两对热电偶分别用于检测发热丝2折返处和中段的中心温度，所述的两对热电偶3均从外壳1的同一端引出并与发热丝2的引出端位于同一侧，两对热电偶3的引出端分别与热电偶毛细管6焊接固定后，再分别与相应的检测设备连接形成回路，这里采用的检测设备均为常用仪器，在此不详述。连接时，位于发热丝2上方的一对热电偶相互连接，另一对热电偶又相互连接形成回路。

本发明中，发热丝毛细管5和热电偶毛细管6均是直径很小的导电管材制成的连接管，其作用在于将发热丝和热电偶与各自的电源接通，起到传导连接的效果。

本发明的直径φ6mm的特种电加热元件采用一头出线（即单端出线）以及多根电阻丝绞合的结构形式，并在内径不到5mm（外壳有1mm左右的厚度）的金属管内布置两对热电偶以测量不同部位温度，因此它能够承受1500V电压强度，绝缘电阻大于50MΩ，其功率达到7.5±2％kW，因此能够满足我国新型核反应堆的各项技术要求。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明要求保护的范围当中。

Claims (5)

1.直径6毫米特种电加热模拟元件，包括管状的外壳（1），其特征在于，在外壳（1）内沿轴向布设有发热丝（2）和热电偶（3），在外壳（1）内腔填充有结晶氧化镁粉（4）并将发热丝（2）和热电偶（3）隔离；所述发热丝（2）是由若干股电阻丝绞合而成，发热丝（2）从外壳（1）的一端伸入并在外壳（1）内折返后从同一端引出，发热丝（2）的引出端与外部电源连接；所述热电偶（3）为两对，其分别用于检测发热丝（2）折返处和中段的中心温度，所述的两对热电偶（3）均从外壳（1）的同一端引出并与发热丝（2）的引出端位于同一侧。

2.根据权利要求1所述的直径6毫米特种电加热模拟元件，其特征在于，所述外壳（1）的管径小于或等于6mm。

3.根据权利要求1所述的直径6毫米特种电加热模拟元件，其特征在于，所述的两对热电偶（3），其中一对热电偶位于发丝热（2）的上方并与发热丝的折返处相对应，另一对热电偶设于发热丝（2）的下方并与发丝热的中段相对应。

4.根据权利要求1所述的直径6毫米特种电加热模拟元件，其特征在于，发热丝（2）的两个端部分别通过设于外壳（1）外侧的发热丝毛细管（5）后与电源连接。

5.根据权利要求2所述的直径6毫米特种电加热模拟元件，其特征在于，所述发丝热（2）在外壳（1）内的直线长度范围为1200mm~1600mm。

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