CN110261431B - 一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置 - Google Patents

Abstract

一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置,该试验装置主要由流道本体模块、功率加载模块和夹装固定模块组成，本试验装置可以通过方便的调节各个电加热元件的输出功率，根据研究需要实现不同形式的横向热流分布，便于开展矩形窄缝流道在横向非均匀热流工况下流动换热特性试验，研究不同压力、温度、流量和横向热负荷分布等热工参数以及相应几何参数对流动换热特性的影响；此外，本试验装置设计有坚固的承压保护壳体及安装固定支架，确保试验装置可以在宽广的热工参数(压力、流量等)范围内运行，满足不同工程实际应用背景下的试验工况要求。

Description

一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置

技术领域

本发明属于能源动力工程领域热工流体实验研究技术领域，具体涉及一种间接模拟横向(垂直流体流动方向)非均匀释热对矩形通道内流动传热特性影响的试验装置。

背景技术

窄缝通道强化传热技术作为一种新型的强化传热方法，它具有温差小、换热效率高、结构紧凑等优点，是近年来非常热门的一个研究领域。诸多实验和理论研究均发现当窄缝宽度小于3mm时，沸腾处于聚合气泡区，换热能力相对其他尺度通道得到显著强化，并且换热系数随着窄缝尺寸减小而进一步增大。同时，窄缝通道结构元件通常还具有结构紧凑，换热效率高的特点，运用在高热流密度的换热装置中具有得天独厚的优势。矩形窄缝通道由于具有表面加工和处理工艺简单，换热表面光滑程度容易得到保障，并在通道内高速流体冲刷下不易产生杂质沉淀而污染换热表面使传热恶化等优点，在工程中得到了更为广泛的应用。

微电子领域是最早采用狭小空间流动与换热的工程领域，特别是当前随着超大规模集成电路的飞速发展，使得电路芯片单位表面积上产生的热流密度急剧增加，窄缝通道强化传热技术为电子元器件的有效冷却、保证其可靠工作提供了基本保障；在航空航天领域，由于其工作环境恶劣，而且有体积小、重量轻、可靠性高等要求，对电子集成度和热控制提出了很高的要求，窄通道结构元件也得到了广泛应用；在核反应堆工程领域，制作高转换反应堆、液态金属冷却堆、高热流密度研究堆的核心元件时经常使用窄缝形状流道。

目前国内外学者对矩形结构通道内的流动与传热特性开展了大量卓有成效的研究工作，但是几乎全部是基于等壁温或等热流边界条件。然而在实际工程应用中，由于可能受到各种外部复杂环境或者极端运行工况的影响，矩形流道受热面有时不得不运行在非均匀热负荷环境中，此时，通道内工质的流动与换热特性将可能会偏离正常运行工况，尤其是涉及相变介质的流动传热问题，在非均匀热负荷下，可能会加剧相变介质在横向方向上的迁移和交混，从而造成其内部流动和换热规律与常规情况下有所差异，由此导致的差异性对于设备和系统的安全运行至关重要，因此合理设计具有横向非均匀加热条件的试验测试装置，开展非均匀热负荷下的流动与换热特性相关的基础理论研究，具有重要的理论价值和工程指导意义。

中国专利申请公布号CN107945895A公开了一种非均匀电加热的核燃料模拟棒。该模拟棒体结构组成主要包括镍棒、加热段、铜片、陶瓷件、热电偶、镍管、铜管等；加热段是一根变内径的金属管，镍棒、加热段、镍管和铜管从上到下依次钎焊连接，成为一根外径不变的金属棒体；加热段内部具有陶瓷层，利用热电偶通过铜片时时监测相应位置陶瓷层的温度，降低试验段烧毁的风险。但是，其研究对象是针对圆柱形的核燃料棒，并应用于核燃料组件的临界热流实验研究中，难以推广到工程应用中普遍采用的矩形通道中去；其次，其设计思想来源于核燃料棒轴向非均匀释热，而非横向非均匀热效应。因此，该模拟装置及其试验方法无法应用到横向非均匀加热矩形通道流动换热特性实验研究中。

又如中国专利申请公布号CN106535364A公开了一种加热装置、核反应堆堆芯功率模拟装置及方法，通过制造可匹配核反应堆堆芯燃料元件寿期初期和末期不同轴向功率分布的非均匀电加热元件，将两种类型的非均匀电加热元件直接插入包壳管即可实现核反应堆寿期初期和末期阶段堆芯功率轴向不均匀分布的模拟；通过将两种非均匀电加热元件进行组合，以及通过电加热元件位置固定和调节装置控制非均匀电加热元件的插入深度，即可实现核反应堆不同寿期下全堆芯功率轴向和径向的不均匀分布。但是，该加热装置及其方法的适用对象也是核反应堆堆芯燃料元件，设计思想是基于反应堆燃料元件寿期初和寿期末轴向上的功率分布。因此，该装置和方法无法推广到横向非均匀加热矩形通道流动换热特性实验。

再如，中国专利申请公布号CN106535369A公开了一种新型超临界水并联通道分段可调节电加热装置,实现了超临界并联通道的分段加热，每段加热功率可实现独立瞬态调节，满足反应堆热工水力实验研究中对轴向非均匀加热实验条件的模拟。但是，本实验装置也是基于圆管的分段加热和轴向功率调节，不适用于横向非均匀加热矩形通道流动换热特性实验研究。

再如，中国专利申请公布号CN108645643A公开了一种流体换热试验装置、流体换热试验设备及试验方法，该流体换热试验装置包括层叠设置的第一板和第二板以及夹持组件，第一板和第二板之间形成用于流体流动的窄缝流道，通道内设置阻塞间用于模拟设备污垢层的影响，同时该试验装置还包括用于加热流体的加热组件和测温模块。该发明公开的试验装置、设备以及试验方法可以模拟流体在窄缝通道中的流动及换热行为，但是该发明装置中所述的加热组件只能提供恒定壁温或者恒定热流，无法模拟横向非均匀热负荷环境下的流动换热特性。

发明内容

本发明的目的是针对上述试验装置或者试验系统不适用或不满足横向非均匀热负荷工况下矩形窄缝通道流动换热特性研究的需要，提供了一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，本发明所述试验装置能够实现对矩形窄缝流道在横向非均匀热流下流动换热特性的实验研究，并可以通过方便的调节各个功率模块的输出功率，根据研究需要实现不同形式的横向热流分布；另外本发明所述试验装置设计有坚固的承压保护壳体及安装固定支架，确保试验装置可以在宽广的热工参数(压力、流量等)范围内运行，满足不同工程实际应用背景下的试验工况要求，同时所述试验装置还设计有温度、压力、压差测点，通过开展不同测试环境的试验研究获得大量精准的试验数据，以便更加深入地开展非均匀热流环境下矩形窄缝通道内流动换热特性的实验和理论研究。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，所述试验装置总体呈长方形轴对称结构，包括流道本体模块、功率加载模块和夹装固定模块；所述流道本体模块由圆柱形进口接管1-1、进口卡套1-2、进口缩径接管1-3、矩形流道单元1-4、出口扩径接管1-5、出口卡套1-6和圆柱形出口接管1-7组成，其中进口卡套1-2分别与圆柱形进口接管1-1和进口缩径接管1-3通过螺纹连接和密封；同样的，出口卡套1-6分别与圆柱形出口接管1-7和出口扩径接管1-5通过螺纹连接和密封，进口缩径接管1-3和出口扩径接管1-5与矩形流道单元1-4通过焊接方式连接；矩形流道单元1-4上游距离入口L1距离位置处设置有进口测压管嘴1-8和进口测温卡套1-10，同理，矩形流道单元1-4下游距离出口L2距离位置处设置有出口测压管嘴1-9和出口测温卡套1-11，进口测压管嘴1-8和出口测压管嘴1-9分别连接进口压力变送器和出口压力变送器，并在进口测压管嘴1-8和出口测压管嘴1-9之间连接压差传感器；进口测温卡套1-10和出口测温卡套1-11分别连接测温热电偶；通过上述压力、压差传感器和热电偶对试验过程中的压力、压差和进出口流体温度进行监视测量，为横向非均匀加热矩形通道流动换热特性试验提供总体热工参数数据指标；

所述功率加载模块由若干电加热元件2-1、AlN陶瓷基片2-2、导热铜块2-3和氧化铝陶瓷板2-4组成，其中每一组电加热元件2-1、AlN陶瓷基片2-2和导热铜块2-3长、宽尺寸一致，组成一个三明治式加热单元，AlN陶瓷基片2-2居中，并在其两个表面涂覆导热涂料，降低表面接触热阻；多组加热单元对称布置在矩形流道单元1-4上下两个加热表面上，导热铜块2-3接触矩形流道单元1-4一侧，且相邻三明治式加热单元之间间隔微小空气隙，阻断热量的横向传导；电加热元件2-1两端银焊有电连接端子，电连接端子与外部供电模块的输出端子连接；通过调节每个电加热元件2-1的电流实现横向上不同的加热功率分布；所述AlN陶瓷基片2-2为高纯氮化铝原料精加工而成的薄片，放置在三明治式加热单元中间起到良好导热和电绝缘的作用；所述导热铜块2-3将电加热元件2-1产生的焦耳热均匀化后传导至矩形流道单元1-4表面上；导热铜块2-3沿长度方向每隔预设距离开设有狭窄的空气隙4-2，其作用是阻断加热热流沿着轴向方向的热传导；同时沿导热铜块2-3深度方向上间隔预设距离开设有两排平行的热电偶测温孔4-1，通过放置在两排不同高度热电偶测温孔4-1里面的热电偶测量得到的温度数据根据傅里叶导热定律计算得到实际传导到矩形流道单元1-4表面上的加热热流；所述氧化铝陶瓷板2-4放置在电加热元件2-1外侧用来和夹装固定模块绝缘；

所述试验装置的夹装固定模块由上盖板3-1、下盖板3-2、侧挡板3-4、侧支撑板3-3、定位螺栓3-5以及支撑固定支架3-6组成；其中，上盖板3-1、下盖板3-2对称放置在氧化铝陶瓷板2-4外侧；侧挡板3-4左右对称放置在矩形流道单元1-4的两个窄边外侧，并在侧挡板3-4的外侧布置侧支撑板3-3；上盖板3-1、下盖板3-2和侧支撑板3-3两侧对称钻有若干螺栓孔，并通过定位螺栓3-5进行组装，方便拆卸。

所述试验装置外表面整体包覆有硅酸铝保温层，以及缠绕在硅酸铝保温层外的玻璃丝布，粘贴在玻璃丝布外的铝箔纸。

使用稳压直流电源作为与电加热元件2-1相连接的外部供电模块，输出功率稳定易控，避免电磁干扰对测量元件的影响。

所述矩形流道单元1-4上、下游分别预留了入口距离为L1和出口距离为L2的发展段，使得流体平稳流入和流出矩形流道单元1-4有效实验部分，避免进口旋涡和出口尾流对有效试验段内流动和传热特性的影响；其中入口距离L1根据流道形状、尺寸和上游入口条件通过查询热工水力手册确定，确保实验流体充分发展；其中出口距离L2根据流道形状、尺寸和下游出口条件通过查询热工水力手册确定，减轻尾流效应对实验流体的影响。

所述AlN陶瓷基片2-2与电加热元件2-1和导热铜块2-3之间接触面以及导热铜块2-3和矩形流道单元1-4之间的接触面均涂抹高导热涂料，降低界面接触热阻。

所述导热铜块2-3上的热电偶测温孔4-1尺寸大于热电偶直径，热电偶根据测温范围选用一级精度热电偶，在顶部涂抹导热胶进行固定。

所述试验装置的电加热元件2-1在升功率和降功率阶段均采用阶梯式缓慢调节，防止热疲劳和短时冲击损坏。

所述电加热元件2-1采用高强度电热合金Ni20Cr80精加工成扁平的条状结构。

所述导热铜块2-3采用紫铜板精加工制成。

所述上盖板3-1、下盖板3-2、侧挡板3-4、侧支撑板3-3、定位螺栓3-5以及支撑固定支架3-6的材质均为35CrMo合金结构钢，保证试验装置具有足够的承压能力，能够在更高压力工况参数范围内开展实验研究。

和现有技术相比较，本发明具有如下优点：

1、本发明装置流道本体模块的圆柱形进口接管1-1、圆柱形出口接管1-7和矩形流道单元1-4之间采用进口变径接管1-3、出口变径接管1-5过渡，避免由于流道突扩突缩导致的流型急剧变化，有效减小了水力损失。

2、本发明装置流道本体模块的矩形流道单元1-4上、下游分别留有发展长度L1、L2，使得流体平稳流入和流出矩形流道单元1-4有效实验部分，避免进口旋涡和出口尾流对有效试验段内流动和传热特性的影响。

3、本发明装置所述功率加载模块由若干并联、对称布置的加热单元组成，通过方便的调节各个加热单元的输出功率，可以根据研究需要实现不同形式的横向热流分布。同时加热单元采用分体布置，结构简单，易于加工，造价低廉，可以方便的更换受损的电加热元件2-1。

4、本发明装置功率加载模块中采用了特殊加工的导热铜块2-3作为热传导层，一方面可以均匀电加热元件2-1生成的焦耳热并利用空气隙4-2阻止热量沿轴向上的传导；另一方面通过插入两排测温孔4-1中的热电偶可以实时反映真实热流的变化。

5、本发明装置夹装固定模块均采用35CrMo合金结构钢制造，确保试验段在较宽运行压力工况范围内承压边界的完整性，满足不同工程实际应用背景下的试验工况要求。

附图说明

图1为本发明试验装置整体结构示意图。

图2为本发明试验装置剖视图，其中图2a为轴向剖视图，图2b为横向剖视图。

图3为本发明试验装置导热铜块的结构图。

图4为本发明试验装置电加热元件的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的说明：

如图1和图2中图2a、图2b所示，本发明一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，所述试验装置总体呈长方形轴对称结构，包括流道本体模块、功率加载模块和夹装固定模块；所述流道本体模块由圆柱形进口接管1-1、进口卡套1-2、进口缩径接管1-3、矩形流道单元1-4、出口扩径接管1-5、出口卡套1-6和圆柱形出口接管1-7组成，其中进口卡套1-2分别与圆柱形进口接管1-1和进口缩径接管1-3通过螺纹连接和密封；同样的，出口卡套1-6分别与圆柱形出口接管1-7和出口扩径接管1-5通过螺纹连接和密封，进口缩径接管1-3和出口扩径接管1-5与矩形流道单元1-4通过焊接方式连接；矩形流道单元1-4上游距离入口L1距离位置处设置有进口测压管嘴1-8和进口测温卡套1-10，同理，矩形流道单元1-4下游距离出口L2距离位置处设置有出口测压管嘴1-9和出口测温卡套1-11，进口测压管嘴1-8和出口测压管嘴1-9分别连接进口压力变送器和出口压力变送器，并在进口测压管嘴1-8和出口测压管嘴1-9之间连接压差传感器；进口测温卡套1-10和出口测温卡套1-11分别连接测温热电偶；通过上述压力、压差传感器和热电偶对试验过程中的压力、压差和进出口流体温度进行监视测量，为横向非均匀加热矩形通道流动换热特性试验提供总体热工参数数据指标；所述功率加载模块由若干电加热元件2-1、AlN陶瓷基片2-2、导热铜块2-3和氧化铝陶瓷板2-4组成，其中每一组电加热元件2-1、AlN陶瓷基片2-2和导热铜块2-3长、宽尺寸一致，组成一个三明治式加热单元，AlN陶瓷基片2-2居中，并在其两个表面涂覆导热涂料，降低表面接触热阻；多组加热单元对称布置在矩形流道单元1-4上下两个加热表面上，导热铜块2-3接触矩形流道单元1-4一侧，相邻三明治式加热单元之间间隔微小空气隙，阻断热量的横向传导；如图4所示，电加热元件2-1两端银焊有电连接端子，电连接端子与外部供电模块的输出端子连接；通过调节每个电加热元件2-1的电流实现横向上不同的加热功率分布；所述AlN陶瓷基片2-2为高纯氮化铝原料精加工而成的薄片，放置在三明治式加热单元中间起到良好导热和电绝缘的作用；所述导热铜块2-3将电加热元件2-1产生的焦耳热均匀化后传导至矩形流道单元1-4表面上；如图3所示，导热铜块2-3沿长度方向每隔预设距离开设有狭窄的空气隙4-2，其作用是阻断加热热流沿着轴向方向的热传导；同时沿导热铜块2-3深度方向上间隔预设距离开设有两排平行的热电偶测温孔4-1，通过放置在两排不同高度热电偶测温孔4-1里面的热电偶测量得到的温度数据根据傅里叶导热定律计算得到实际传导到矩形流道单元1-4表面上的加热热流；所述氧化铝陶瓷板2-4放置在电加热元件2-1外侧用来和夹装固定模块绝缘；所述试验装置的夹装固定模块由上盖板3-1、下盖板3-2、侧挡板3-4、侧支撑板3-3、定位螺栓3-5以及支撑固定支架3-6组成。其中，上盖板3-1、下盖板3-2对称放置在氧化铝陶瓷板2-4外侧；侧挡板3-4左右对称放置在矩形流道单元1-4的两个窄边外侧，并在侧挡板3-4的外侧布置侧支撑板3-3。上盖板3-1、下盖板3-2和侧支撑板3-3两侧对称钻有若干螺栓孔，并通过定位螺栓3-5进行组装，方便拆卸。

所述试验装置外表面整体包覆有硅酸铝保温层，以及缠绕在硅酸铝保温层外的玻璃丝布，粘贴在玻璃丝布外的铝箔纸。

使用稳压直流电源作为与电加热元件2-1相连接的外部供电模块，输出功率稳定易控，避免电磁干扰对测量元件的影响。

所述矩形流道单元1-4上、下游分别预留了入口距离为L1和出口距离为L2的发展段，使得流体平稳流入和流出矩形流道单元1-4有效实验部分，避免进口旋涡和出口尾流对有效试验段内流动和传热特性的影响；其中入口距离L1根据流道形状、尺寸和上游入口条件通过查询热工水力手册确定，确保实验流体充分发展；其中出口距离L2根据流道形状、尺寸和下游出口条件通过查询热工水力手册确定，减轻尾流效应对实验流体的影响。

所述AlN陶瓷基片2-2与电加热元件2-1和导热铜块2-3之间接触面以及导热铜块2-3和矩形流道单元1-4之间的接触面均涂抹高导热涂料，降低界面接触热阻。

所述导热铜块2-3上的热电偶测温孔4-1尺寸大于热电偶直径，热电偶根据测温范围选用一级精度热电偶，在顶部涂抹导热胶进行固定。

所述试验装置的电加热元件2-1在升功率和降功率阶段均采用阶梯式缓慢调节，防止热疲劳和短时冲击损坏。

所述电加热元件2-1采用高强度电热合金Ni20Cr80精加工成扁平的条状结构。

所述导热铜块2-3采用紫铜板精加工制成。

所述上盖板3-1、下盖板3-2、侧挡板3-4、侧支撑板3-3、定位螺栓3-5以及支撑固定支架3-6的材质均为35CrMo合金结构钢，保证试验装置具有足够的承压能力，能够在更高压力工况参数范围内开展实验研究。

本发明一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，能够实现对矩形窄缝流道在横向非均匀热流下流动换热特性的实验研究，并可以通过方便的调节各个电加热元件2-1上的输出功率，根据研究需要实现不同形式的横向热流分布，试验装置还设计有大量压力、压差、温度测点，确保通过开展不同测试环境下的试验研究获得大量精准的试验数据，以便更加深入地开展非均匀热流环境下矩形窄缝通道内流动换热特性的实验和理论研究。

本发明装置工作可靠，操作方便，能够较好的开展相关科学研究工作。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，其特征在于：所述试验装置总体呈长方形轴对称结构，包括流道本体模块、功率加载模块和夹装固定模块；所述流道本体模块由圆柱形进口接管(1-1)、进口卡套(1-2)、进口缩径接管(1-3)、矩形流道单元(1-4)、出口扩径接管(1-5)、出口卡套(1-6)和圆柱形出口接管(1-7)组成，其中进口卡套(1-2)分别与圆柱形进口接管(1-1)和进口缩径接管(1-3)通过螺纹连接和密封；同样的，出口卡套(1-6)分别与圆柱形出口接管(1-7)和出口扩径接管(1-5)通过螺纹连接和密封，进口缩径接管(1-3)和出口扩径接管(1-5)与矩形流道单元(1-4)通过焊接方式连接；矩形流道单元(1-4)上游距离入口L1距离位置处设置有进口测压管嘴(1-8)和进口测温卡套(1-10)，同理，矩形流道单元(1-4)下游距离出口L2距离位置处设置有出口测压管嘴(1-9)和出口测温卡套(1-11)，进口测压管嘴(1-8)和出口测压管嘴(1-9)分别连接进口压力变送器和出口压力变送器，并在进口测压管嘴(1-8)和出口测压管嘴(1-9)之间连接压差传感器；进口测温卡套(1-10)和出口测温卡套(1-11)分别连接测温热电偶；通过上述进口压力变送器、出口压力变送器、压差传感器和测温热电偶对试验过程中的压力、压差和进出口流体温度进行监视测量，为横向非均匀加热矩形通道流动换热特性试验提供总体热工参数数据指标；

所述功率加载模块由若干电加热元件(2-1)、AlN陶瓷基片(2-2)、导热铜块(2-3)和氧化铝陶瓷板(2-4)组成，其中每一组电加热元件(2-1)、AlN陶瓷基片(2-2)和导热铜块(2-3)长、宽尺寸一致，组成一个三明治式加热单元，AlN陶瓷基片(2-2)居中，并在其两个表面涂覆导热涂料，降低表面接触热阻；多组加热单元对称布置在矩形流道单元(1-4)上下两个加热表面上，导热铜块(2-3)接触矩形流道单元(1-4)一侧，且相邻三明治式加热单元之间间隔微小空气隙，阻断热量的横向传导；电加热元件(2-1)两端银焊有电连接端子，电连接端子与外部供电模块的输出端子连接；通过调节每个电加热元件(2-1)的电流实现横向上不同的加热功率分布；所述AlN陶瓷基片(2-2)为高纯氮化铝原料精加工而成的薄片，放置在三明治式加热单元中间起到良好导热和电绝缘的作用；所述导热铜块(2-3)将电加热元件(2-1)产生的焦耳热均匀化后传导至矩形流道单元(1-4)表面上；导热铜块(2-3)沿长度方向每隔预设距离开设有狭窄的空气隙(4-2)，其作用是阻断加热热流沿着轴向方向的热传导；同时沿导热铜块(2-3)深度方向上间隔预设距离开设有两排平行的热电偶测温孔(4-1)，通过放置在两排不同高度热电偶测温孔(4-1)里面的热电偶测量得到的温度数据根据傅里叶导热定律计算得到实际传导到矩形流道单元(1-4)表面上的加热热流；所述氧化铝陶瓷板(2-4)放置在电加热元件(2-1)外侧用来和夹装固定模块绝缘；

所述试验装置的夹装固定模块由上盖板(3-1)、下盖板(3-2)、侧挡板(3-4)、侧支撑板(3-3)、定位螺栓(3-5)以及支撑固定支架(3-6)组成；其中，上盖板(3-1)、下盖板(3-2)对称放置在氧化铝陶瓷板(2-4)外侧；侧挡板(3-4)左右对称放置在矩形流道单元(1-4)的两个窄边外侧，并在侧挡板(3-4)的外侧布置侧支撑板(3-3)；上盖板(3-1)、下盖板(3-2)和侧支撑板(3-3)两侧对称钻有若干螺栓孔，并通过定位螺栓(3-5)进行组装，方便拆卸。

2.根据权利要求1所述的一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，其特征在于：所述试验装置外表面整体包覆有硅酸铝保温层，以及缠绕在硅酸铝保温层外的玻璃丝布，粘贴在玻璃丝布外的铝箔纸。

3.根据权利要求1所述的一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，其特征在于：使用稳压直流电源作为与电加热元件(2-1)相连接的外部供电模块，输出功率稳定易控，避免电磁干扰对测量元件的影响。

4.根据权利要求1所述的一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，其特征在于：所述矩形流道单元(1-4)上、下游分别预留了入口距离为L1和出口距离为L2的发展段，使得流体平稳流入和流出矩形流道单元(1-4)有效实验部分，避免进口旋涡和出口尾流对有效试验段内流动和传热特性的影响；其中入口距离L1根据流道形状、尺寸和上游入口条件通过查询热工水力手册确定，确保实验流体充分发展；其中出口距离L2根据流道形状、尺寸和下游出口条件通过查询热工水力手册确定，减轻尾流效应对实验流体的影响。

5.根据权利要求1所述的一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，其特征在于：所述AlN陶瓷基片(2-2)与电加热元件(2-1)和导热铜块(2-3)的接触面以及导热铜块(2-3)和矩形流道单元(1-4)的接触面均涂抹导热涂料，降低界面接触热阻。

6.根据权利要求1所述的一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，其特征在于：所述导热铜块(2-3)上的热电偶测温孔(4-1)尺寸大于热电偶直径，热电偶根据测温范围选用一级精度热电偶，在顶部涂抹导热胶进行固定。

7.根据权利要求1所述的一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，其特征在于：所述试验装置的电加热元件(2-1)在升功率和降功率阶段均采用阶梯式缓慢调节，防止热疲劳和短时冲击损坏。

8.根据权利要求1所述的一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，其特征在于：所述电加热元件(2-1)采用高强度电热合金Ni20Cr80精加工成扁平的条状结构。

9.根据权利要求1所述的一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，其特征在于：所述导热铜块(2-3)采用紫铜板精加工制成。

10.根据权利要求1所述的一种横向非均匀间接加热矩形通道流动换热特性试验装置，其特征在于：所述上盖板(3-1)、下盖板(3-2)、侧挡板(3-4)、侧支撑板(3-3)、定位螺栓(3-5)以及支撑固定支架(3-6)的材质均为35CrMo合金结构钢，保证试验装置具有足够的承压能力，能够在更高压力工况参数范围内开展实验研究。

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