CN108022660A - 一种系统热工实验装置的热损失测量装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种系统热工实验装置的热损失测量装置及其方法，步骤1：确定系统热工实验装置的设备，并在其外侧包覆保温棉；步骤2：将设备中注入1种或多种组分的工质，记录单个组分的质量mf、流体比热容cp；步骤3：关闭上隔离阀和下隔离阀，将设备进行回路隔断，形成待测区域；步骤4：将待测区域内的设备加热，并且在设备温度达到预设温度时，停止加热且开始计时；步骤5：实时测取并保存外壁温测点温度Tso、内侧温壁点温度Tsi、以及设备内流体温度Tf；待设备温度降低到下限温度时，停止测取；步骤6：数据处理系统通过数据线从待测量区域获得固壁质量ms、固壁比热容cps、外壁温测点温度Tsi、内侧温壁点温度Tso。

Description

一种系统热工实验装置的热损失测量装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种测量方法，具体涉及一种系统热工实验装置的热损失测量装置及其方法。
背景技术
大型系统热工实验装置是开展反应堆热工领域工程验证实验的硬件基础，获得的实验数据对验证核能系统设计具有重要的指导意义。由于这种实验装置的设备体积庞大，管系连接复杂，设备中的工质多样，装置向环境的散热难以直接评估，这种设备边界热力条件的不确定性，使得分析实验过程的物理规律和计算程序的验证评价变得极为困难。因此如何确定大型系统热工实验装置的热损失对于掌握实验研究规律、发挥实验装置的工程验证作用至为重要。
简单通道流动传热实验的热损失分析方法较为成熟，直接根据电功率与流体焓升之比即可获得，但是这种方法在应用于大型系统热工实验装置时存在诸多困难。首先很多实验装置的结构较为复杂，难以以通道的形式定义入口和出口；其次实验装置中可能并不存在电加热，因此无法通过电加热与焓平衡的方法计算；再次，实验装置中可能包含多种工质，难以直接得到工质的焓升变化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为系统实验装置的实验数据分析和热力边界确定提供依据，目的在于提供一种系统热工实验装置的热损失测量装置及其方法，解决系统实验装置的实验数据分析和热力边界确定输入的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于系统热工实验装置热损失测量方法的装置，包括设备，所述设备上方连接上隔离阀、下方连接下隔离阀。使用上隔离阀和下隔离阀将设备进行回路隔离，确保设备处于密闭状态，不与外界发生质量交换，为实验提高准确性。
一种系统热工实验装置的热损失测量方法，包括以下步骤，步骤1：确定系统热工实验装置的设备，并在其外侧包覆保温棉；步骤2：将设备中注入1种至多种组分的工质，记录单个组分的质量mf、流体比热容cp；步骤3：关闭上隔离阀和下隔离阀，将设备进行回路隔断，形成待测区域；步骤4：将待测区域内的设备加热，并且在设备温度达到预设温度时，停止加热且开始计时；步骤5：实时测取并保存外壁温测点温度Tso、内侧温壁点温度Tsi、以及设备内流体温Tf；待设备温度降低到下限温度时，停止测取；步骤6：数据处理系统通过数据线从待测量区域获得固壁质量ms、固壁比热容cps、外壁温测点温度Tso、内侧温壁点温度Tsi、以及设备内所有组分流体的质量mf、流体比热容cp和流体温度Tf；步骤7：所述数据处理系统包括固壁热容计算模块、流体热容计算模块和热损失计算模块；所述固壁热容计算模块输入量为固壁质量ms、固壁比热容cps和固壁内外温度Tsi、Tso，根据得到输出量为固壁热容Qs；所述流体热容计算模块包括单个组分流体的质量mf、流体热容cp和流体温度Tf；根据得到输出量为流体热容Qf；步骤8：根据流体热容和固体热容在指定壁温区间的变化曲线，由总体热容的时间微分关系，可计算得到该壁温区间的热损失量Qloss。针对系统热工实验装置热损失测量困难的需求背景，本发明提出一种系统热工实验装置的热损失测量方法，为系统实验装置的实验数据分析和热力边界确定提供依据，利用本发明进行系统热工实验装置的热损失测量时，可对无电加热、含多组分工质的封闭容器进行测量，提高热工实验数据分析精度；步骤1，确定设备并包覆保温棉，是为了使设备所处环境与实际使用环境接近或相同，步骤2，记录单个组分的质量mf、流体比热容cp是为了后续的计算程序提供输入数据；步骤3，使用上隔离阀和下隔离阀将设备进行回路隔离，确保设备处于密闭状态，不与外界发生质量交换；步骤4，预设温度可以根据实际情况人为设定，步骤5，同步骤4一样，下限温度也是根据实际的操作情况来设定，步骤6，通过连接数据线获得数据，固壁质量ms由设计施工文件初步确定并在设备安装前称重确认，固壁比热容cps根据材料属性查阅材料数据库获得，单个组分质量mf在步骤2注入过程中获得，采取独立分时注入，记录注入流量和时间，并据此获得质量mf，流体比热容cp根据流体物质属性库查询获得，外壁温测点(3)温度Tso、内侧温壁点(4)温度Tsi由安装在设备内外壁面的热电偶实时测得，流体温度Tf由安装在设备空间的热电偶实时测得，为反映设备不同位置的温度变化情况，根据设备容积大小需要布置在不同高度、不同径向距离和周向角布置多个热电偶。固壁质量ms和，单个组分质量mf由用户输入至数据处理模块，温度测量数据由数据采集系统测量并传送给数据处理模块，固体比热容cps和流体比热容cp由用户输入或者模块内置数据库检索得到，步骤7为热容计算模块，根据步骤6获得的数据计算得到固壁热容和流体热容，步骤8为热损失计算模块，在步骤7 的热容计算基础上，通过时间微分，得到指定温度区间内的热损失量。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种系统热工实验装置的热损失测量装置及其方法，可对无电加热、含多组分工质的封闭容器进行测量，提高热工实验数据分析精度；
2、本发明一种系统热工实验装置的热损失测量装置及其方法，可实现大设备体积、多样工质、复杂管系等条件下的热损失量定量化测量；
3、本发明一种系统热工实验装置的热损失测量装置及其方法，热损失计算模块根据流体热容和固体热容在指定壁温区间的变化曲线，由总体热容的时间微分关系，得到指定壁温区间的热损失量，温度覆盖区间广，操作简易，便于实施。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明流程图；
图3为本发明总热容与时间的曲线图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-保温棉，2-设备，3-外壁测温点，4-内壁测温点，5-待测区域，6-上隔离阀，7-下隔离阀，8数据线，9-数据处理系统。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，本发明一种系统热工实验装置的热损失测量装置及其方法，包括设备，所述设备上方连接上隔离阀、下方连接下隔离阀。包括以下步骤，步骤1：确定系统热工实验装置的设备，并在其外侧包覆保温棉；步骤2：将设备中注入1种或多种组分工质，记录单个组分的质量mf、流体比热容cp；步骤3：关闭上隔离阀和下隔离阀，将设备进行回路隔断，形成待测区域；步骤4：将待测区域内的设备加热，并且在设备温度达到预设温度时，停止加热且开始计时；步骤5：实时测取并保存外壁温测点温度Tso、内侧温壁点温度Tsi、以及设备内流体温Tf；待设备温度降低到下限温度时，停止测取；步骤6：数据处理系统通过数据线从待测量区域获得固壁质量ms、固壁比热容cps、外壁温测点温度Tso、内侧温壁点温度Tsi、以及设备内所有组分流体的质量mf、流体比热容cp和流体温度Tf；步骤7：所述数据处理系统包括固壁热容计算模块、流体热容计算模块和热损失计算模块；所述固壁热容计算模块输入量为固壁质量ms、固壁比热容cps和固壁内外温度Tsi、Tso，根据得到输出量为固壁热容Qs；所述流体热容计算模块包括单个组分流体的质量mf、流体热容cp和流体温度Tf；根据(得到输出量为流体热容Qf；步骤8：根据流体热容和固体热容在指定壁温区间的变化曲线，由总体热容的时间微分关系，可计算得到该壁温区间的热损失量Qloss。所述步骤4中，设备的加热方式包括外置加热器和内置加热器。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于系统热工实验装置热损失测量方法的装置，包括设备(2)，其特征在于：所述设备(2)外侧包覆保温棉(1)、上方连接上隔离阀(6)、下方连接下隔离阀(7)。
2.一种系统热工实验装置的热损失测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1：确定系统热工实验装置的设备(2)，并在其外侧包覆保温棉(1)；
步骤2：将设备(2)中注入1种或多种组分的工质，记录单个组分的质量mf、流体比热容cp；
步骤3：关闭上隔离阀(6)和下隔离阀(7)，将设备(2)进行回路隔断，形成待测区域(5)；
步骤4：将待测区域(5)内的设备(2)加热，并且在设备(2)温度达到预设温度时，停止加热且开始计时；
步骤5：实时测取并保存外壁温测点(3)温度Tso、内侧温壁点(4)温度Tsi、以及设备(2)内流体温Tf；待设备(2)温度降低到下限温度时，停止测取；
步骤6：数据处理系统(9)通过数据线(8)从待测量区域(5)获得固壁质量ms、固壁比热容cps、外壁温测点(3)温度Tso、内侧温壁点(4)温度Tsi、以及设备(2)内所有组分流体的质量mf、流体比热容cp和流体温度Tf；
步骤7：所述数据处理系统(9)包括固壁热容计算模块、流体热容计算模块和热损失计算模块；所述固壁热容计算模块输入量为固壁质量ms、固壁比热容cps和固壁内外温度Tsi、Tso，根据得到输出量为固壁热容Qs；所述流体热容计算模块包括单个组分流体的质量mf、流体热容cp和流体温度Tf，根据
得到输出量为流体热容Qf；
步骤8：根据流体热容和固体热容在指定壁温区间的变化曲线，由总体热容的时间微分关系，可计算得到该壁温区间的热损失量Qloss。
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