CN110265159A - 一种横向非均匀间接加热矩形通道流动可视化试验装置 - Google Patents

Abstract

一种横向非均匀间接加热矩形通道流动可视化试验装置，由流道本体模块、功率加载模块和夹装固定模块组成；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；本实验装置可用于开展矩形窄缝流道在横向非均匀热流工况下流动可视化试验研究，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窄缝通道内流动特性的影响，获得相应气泡动力学特性和流型转变准则；同时本实验装置还可以结合先进的测量设备和测试手段，获得详细的流场和温度场信息；此外，本试验装置设计有合理的夹装固定模块，确保试验装置可以在宽广的热工参数范围内运行，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可视化试验装置

技术领域

本发明属于能源动力工程领域核反应堆热工流体实验研究技术领域，具体涉及一种板型燃料元件横向非均匀加热矩形通道流动可视化试验装置。

背景技术

随着核能技术应用的增多，研究中小型核电机组以及热电联供等多用途反应堆的技术发展越来越快。由于一体化反应堆在技术和经济方面，特别适合于小规模核电站，并且完全满足未来核电的安全性要求。同时由于一体化结构是将反应堆的压力壳、蒸汽发生器和主泵联结成一个整体，反应堆的所有部件都是一个完整的结合体，这就使反应堆具有结构紧凑、系统简单、体积小、重量轻、便于安装调试、可提高轴功率等一系列优点，并有助于采用自然循环冷却方式，因此也广泛地应用于船用核动力装备。

一体化结构反应堆堆芯采用板状燃料元件，堆芯传热好，燃料芯体温度低，可大幅度提高堆芯的功率体积比，是一种较为先进的紧凑堆芯。反应堆堆芯的板状燃料元件通道，相邻燃料板间隙一般为1～3mm，构成一种典型的矩形窄缝流道。另外，核电站中广泛存在且大量使用各类换热器实现热量之间的传输和过渡，这些换热器很多也都设计成矩形或环形窄间隙流道结构，由于该类通道在较小的体积下具有较大的比表面积，满足一体化反应堆各系统结构紧凑的要求，同时该类结构通道加工方便，在通道内高速流体的冲刷下，换热表面不易结垢和污染，有效降低了后期使用过程中的维护费用，延长了使用寿命。

此外，在核反应堆工程以外的诸如航天技术、制冷技术、电子器件冷却等工程领域，窄缝通道也广泛存在并得到广泛的实际工程应用。随着超导材料研究工作的飞速发展，超导材料的临界温度已提高到液氮温度以上，利用液氦或液氮对超导磁体进行有效地冷却，窄通道结构将是其有效的冷却结构；随着电子工业的迅速发展，电子元器件和复杂电子电路的冷却也是人们面临的一个重要课题。由于电子电路的复杂性以及愈来愈高的集成度，因此利用窄缝通道内强化的沸腾传热对电子电路及电子元器件进行冷却是一种既经济又有效的强化传热方法。

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，受堆内构件布置、辐照环境以及各类外部复杂环境或者极端运行工况的影响，矩形流道受热面时常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，气泡的生成、成长、受限、融合以及迁移等微观行为与常规情况下均有所不同，从而造成其内部宏观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气泡行为和流型发展的可视化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CN102313641A公开了一种单相和两相立体可视化矩形窄缝实验装置。该装置包括导热黄铜板、可视窗、电加热元件、底部承压体、测压组件等部件。其中导热铜板与可视窗上的矩形窄缝凹形流道组成矩形窄缝封闭流道，形成用于单相和两相立体可视化研究的矩形窄缝实验装置；电加热元件为方形铠装结构，嵌入导热铜板背部方形槽内，并通过紧固板压紧。该类电加热元件外表面完全绝缘，不需要考虑与实验装置的绝缘问题，实验过程中先开启电加热元件，再通过导热铜板将热量传递给工作介质。但是，该实验装置中电加热元件只能模拟均匀热流环境，无法应用到模拟横向非均匀热负荷环境下的可视化研究。

又如中国专利申请公布号CN109030547A公开了一种双向可视的矩形窄通道内CHF研究可视化实验装置。该实验装置主要包括加热板、宽边石英玻璃、宽边承压板、氟橡胶垫片、窄边石英玻璃、窄边承压板、壳体、基体和支撑柱。本发明采用的实验装置三面均为石英玻璃，实现侧面观察加热面气泡产生、聚合、生长和脱离的行为，并且测量汽泡层和液膜厚度等参数，加热板比基体略窄，避免了矩形流道角落效应，加热板轴向比基体短，消除进出口效应，基体采用绝缘陶瓷材料，使加热板与实验段其他部件完全绝缘，加热板上焊接三个支撑柱与基体固定，避免高温下加热板膨胀变形，可以通过改变宽边石英玻璃与壳体之间垫片的厚度改变流道间隙。但是，该实验装置中加热板由厚度3mm的不锈钢材料制成，只能模拟均匀热流环境，无法模拟横向非均匀热负荷环境。

再如，中国专利申请公布号CN102680206A公开了一种流动沸腾换热机理实验装置及方法。实验段采用硅橡胶加热片加热，通过调压器进行功率调节，可视窗采用钢化玻璃材料，利用高速摄像仪观察沸腾特性及气泡生长特性，试验段出口采用超声波颗粒检测装置得到不同工况下的含汽率，研究不同条件下窄通道出口带液量。但是，本实验装置由于采用硅橡胶加热片加热，因此也只能开展均匀加热条件下流动沸腾换热机理，无法进行横向非均匀加热矩形通道流动换热特性的可视化实验研究。

再如，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。

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可视化研究的需要，提供了一种横向非均匀间接加热矩形通道流动可视化试验装置，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可视化实验研究，并可通过方便的调节各个功率模块的输出功率，实现不同形式的横向热流分布。实验过程中通过高速摄像仪时时记录气泡的微观动态行为(包括气泡生成、长大、碰撞、融合和迁移等)，分析流型发展规律。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可视化试验装置，所述试验装置总体呈长方形轴对称结构，由流道本体模块、功率加载模块和夹装固定模块组成；所述流道本体模块由圆柱形进口接管1-1、进口卡套1-2、进口腔室1-3、矩形流道单元1-4、出口腔室1-5、出口卡套1-6和圆柱形出口接管1-7、可视化视窗1-12和密封环1-13组成，其中进口卡套1-2分别与圆柱形进口接管1-1和进口腔室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和出口腔室1-5通过螺纹连接和密封；进口腔室1-3、出口腔室1-5和矩形流道单元1-4直接在不锈钢板上整体加工而成，一侧通过钢化玻璃视窗1-12和密封环1-13组成封闭的通道；矩形流道单元1-4上游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，并在两个表面涂覆导热涂料，降低表面接触热阻；多组三明治式加热单元并排布置在矩形流道单元1-4的加热表面上，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设置微小空气隙，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2-6，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2-5，通过放置在两排不同高度热电偶测温孔2-5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、侧挡板3-2、下盖板3-3、支撑固定支架3-4以及定位螺栓3-5组成；其中，上盖板3-1放置在可视化视窗1-12外侧；下盖板3-3放置在氧化铝陶瓷板2-4外侧；侧挡板3-2左右对称放置在上盖板3-1和下盖板3-3之间；上盖板3-1、下盖板3-3和侧挡板3-2两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。

所述试验装置夹装固定模块的部件外表面均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。

所述矩形流道单元1-4与进口腔室1-3和出口腔室1-5一体化过渡结构设计，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。

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。

所述可视化视窗1-12的材料根据实际情况选用石英玻璃、钢化玻璃或聚碳酸酯，高压下冷态选用石英玻璃，热态选择钢化玻璃；以期借助高速摄影仪对流型发展和气泡动力学特性进行观察记录。

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、侧挡板3-2、下盖板3-3、支撑固定支架3-4以及定位螺栓3-5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，能够在较宽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、本发明实验装置矩形流道单元1-4与进口腔室1-3和出口腔室1-5一体化过渡结构设计，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、本发明装置所述功率加载模块由若干并联加热单元组成，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；

3、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；

4、本发明装置设计单侧整体钢化玻璃视窗，便于对实验过程中气泡生成、长大、碰撞、融合、迁移等重要物理现象进行全流程观察和记录；

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。

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和图2b所示，本发明一种横向非均匀间接加热矩形通道流动可视化试验装置，所述试验装置总体呈长方形轴对称结构，由流道本体模块、功率加载模块和夹装固定模块组成；所述流道本体模块由圆柱形进口接管1-1、进口卡套1-2、进口腔室1-3、矩形流道单元1-4、出口腔室1-5、出口卡套1-6和圆柱形出口接管1-7、可视化视窗1-12、密封环1-13、组成，其中进口卡套1-2分别与圆柱形进口接管1-1和进口腔室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和出口腔室1-5通过螺纹连接和密封；进口腔室1-3、出口腔室1-5和矩形流道单元1-4直接在不锈钢板上整体加工而成，一侧通过钢化玻璃视窗1-12、密封环1-13组成封闭的通道；矩形流道单元1-4上游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，并在两个表面涂覆导热涂料，降低表面接触热阻；多组三明治式加热单元并排布置在矩形流道单元1-4的加热表面上，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设置微小空气隙，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2-6，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2-5，通过放置在两排不同高度热电偶测温孔2-5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、侧挡板3-2、下盖板3-3、支撑固定支架3-4以及定位螺栓3-5组成。其中，上盖板3-1放置在可视化视窗1-12外侧；下盖板3-3放置在氧化铝陶瓷板2-4外侧；侧挡板3-2左右对称放置在上盖板3-1和下盖板3-3之间。上盖板3-1、下盖板3-3和侧挡板3-2两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。

作为本发明的优选实施方式，所述试验装置夹装固定模块的部件外表面均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。

所述矩形流道单元1-4与进口腔室1-3和出口腔室1-5一体化过渡结构设计，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。

作为本发明的优选实施方式，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。

作为本发明的优选实施方式，所述可视化视窗1-12的材料根据实际情况选用石英玻璃、钢化玻璃或聚碳酸酯，高压下冷态选用石英玻璃，热态选择钢化玻璃；以期借助高速摄影仪对流型发展和气泡动力学特性进行观察记录。

作为本发明的优选实施方式，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。

作为本发明的优选实施方式，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。

作为本发明的优选实施方式，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。

作为本发明的优选实施方式，所述导热铜块2-3采用紫铜板精加工制成。

作为本发明的优选实施方式，所述上盖板3-1、侧挡板3-2、下盖板3-3、支撑固定支架3-4以及定位螺栓3-5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，能够在较宽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可视化试验装置，能够实现对矩形窄缝流道在横向非均匀热流下流动特性的可视化实验研究，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，实现不同形式的横向热流分布，试验装置还设计有压力、压差、温度测点以及高速摄影视窗，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和图像资料，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可视化试验装置，其特征在于：所述试验装置总体呈长方形轴对称结构，由流道本体模块、功率加载模块和夹装固定模块组成；所述流道本体模块由圆柱形进口接管(1-1)、进口卡套(1-2)、进口腔室(1-3)、矩形流道单元(1-4)、出口腔室(1-5)、出口卡套(1-6)和圆柱形出口接管(1-7)、可视化视窗(1-12)和密封环(1-13)组成，其中进口卡套(1-2)分别与圆柱形进口接管(1-1)和进口腔室(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)和出口腔室(1-5)通过螺纹连接和密封；进口腔室(1-3)、出口腔室(1-5)和矩形流道单元(1-4)直接在不锈钢板上整体加工而成，一侧通过可视化视窗(1-12)和密封环(1-13)组成封闭的通道；矩形流道单元(1-4)上游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，并在两个表面涂覆导热涂料，降低表面接触热阻；多组三明治式加热单元并排布置在矩形流道单元(1-4)的加热表面上，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设置微小空气隙，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(2-6)，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(2-5)，通过放置在两排不同高度热电偶测温孔(2-5)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)、侧挡板(3-2)、下盖板(3-3)、支撑固定支架(3-4)以及定位螺栓(3-5)组成；其中，上盖板(3-1)放置在可视化视窗(1-12)外侧；下盖板(3-3)放置在氧化铝陶瓷板(2-4)外侧；侧挡板(3-2)左右对称放置在上盖板(3-1)和下盖板(3-3)之间；上盖板(3-1)、下盖板(3-3)和侧挡板(3-2)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可视化试验装置，其特征在于：所述试验装置夹装固定模块的部件外表面均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可视化试验装置，其特征在于：所述矩形流道单元(1-4)与进口腔室(1-3)和出口腔室(1-5)一体化过渡结构设计，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。

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可视化试验装置，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。

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可视化试验装置，其特征在于：所述可视化视窗(1-12)的材料根据实际情况选用石英玻璃、钢化玻璃或聚碳酸酯，高压下冷态选用石英玻璃，热态选择钢化玻璃；以期借助高速摄影仪对流型发展和气泡动力学特性进行观察记录。

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可视化试验装置，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)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。

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可视化试验装置，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可视化试验装置，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可视化试验装置，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可视化试验装置，其特征在于：所述上盖板(3-1)、侧挡板(3-2)、下盖板(3-3)、支撑固定支架(3-4)以及定位螺栓(3-5)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，能够在较宽工况参数范围内开展实验研究。