CN113125106B - 一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段及试验方法，该试验段采用单侧间接电加热，包括流道进口、流道出口、测温孔、加热板、导热铜板、空腔、导热铝板、壳体、外侧视窗、气隙、内侧视窗、矩形窄缝流道及可移动铝块。试验段通过调整腔体的位置分布和尺寸改变矩形窄缝流道内的热流集中位置和热流集中度。外侧视窗、气隙、内侧视窗共同组成可视化窗口，用于观察实验现象。该试验段可以完成多种热流局部集中条件下的矩形窄缝通道可视化试验。

Description

一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段及试验方法
技术领域
本发明涉及矩形窄缝通道内的流动沸腾特性研究领域，具体涉及一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段及试验方法。
背景技术
弥散型板状燃料元件构成的核组件因具有结构紧凑，燃料芯体温度低，较高的换热效率和较深的燃耗等特点，被广泛的应用在一体化反应堆、核动力反应堆和实验用研究堆中。弥散型板燃料元件在运行过程中会出现热流密度局部集中现象，可能导致热流集中区域提前发生沸腾临界。热流局部集中关系到弥散性燃料元件安全可靠性，是安全评审中关注的核心问题之一，亟需摸清热流局部集中对沸腾临界行为特性的影响，获得热流局部集中下沸腾临界的影响因子，为弥散型燃料元件热工水力设计和安全分析提供技术支撑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段及试验方法，为热流局部集中下矩形窄缝通道内的流动沸腾特性研究提供实验装置和方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段，所述试验段采用单侧间接电加热，包括流道进口1、流道出口2、测温孔3、加热板4、导热铜板5、空腔6、导热铝板7、壳体8、外侧视窗9、气隙10、内侧视窗11、矩形窄缝流道12及可移动铝块13；
壳体8中部加工有矩形窄缝流道12，矩形窄缝流道12一侧的壳体中依次设置钨铼加热板4、导热铜板5和导热铝板7，导热铝板7临近矩形窄缝流道12，且导热铝板7与导热铜板5接触的局部位置开设一个或多个腔体，腔体中放置可移动铝块13，可移动铝块13的中部镂空；可移动铝块13的中部镂空部分以及腔体中未被可移动铝块13填充的部分组成空腔6，通过调整腔体的位置分布和尺寸改变矩形窄缝流道12内的热流集中发生位置及热流集中度；空腔6的调整通过填充与空腔6尺寸相匹配的可移动铝块13来实现：调整可移动铝块13的位置以改变空腔6位置；改变可移动铝块13的类型来改变空腔6尺寸；
矩形窄缝流道12另一侧的壳体去除被外侧视窗9、气隙10、内侧视窗11代替共同组成可视化窗口，用于观察实验现象；气隙10中充入高压惰性气体，高压惰性气体用于平衡内侧视窗11与矩形窄缝流道12、气隙10接触的两侧的压差，使得内侧视窗11只需满足耐高温特性即可；高压惰性气体是热的不良导体，削弱了矩形窄缝流道内的高温工质向外侧视窗9的传热，使得外侧视窗9只需满足耐压特性即可；
所述试验段还包括在壳体8上开设的与矩形窄缝流道12连通的流道进口1和流道出口2以及用于测量导热铝板7温度的多个热电偶插入的测温孔3。
所述可移动铝块13有多种类型，不同类型的可移动铝块的镂空尺寸不同。
所述导热铜板5的厚度为4cm，以保证与导热铝板7接触的面具有均匀的温度分布。
所述壳体8为304不锈钢壳体。
所述加热板4为钨铼加热板。
所述的一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段的试验方法，试验开始时，工质自流道进口1进入矩形窄缝流道12，同时气隙10内开始充入惰性气体，保证内侧视窗11两侧压差在安全范围内；待工质流动稳定之后，开始通电加热，电功率分多个阶段逐级提升，保证温度平缓上升，使得在沸腾临界发生，加热壁面出现温度飞升时，能够及时切断电源从而保证试验段的安全。实验数据采集完成后，切断电源并保持工质流量不变用于给试验段降温，待试验段温度降至室温以后，断开工质供给并减小气隙10内惰性气体气压；随后更换可移动铝块的类型或改变其位置，重复上述过程，完成不同工况下的实验。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1)钨铼加热板4、导热铜板5、空腔6、导热铝板7以及可移动铝块13共同组成加热组件。这种结构设计可以灵活调整矩形窄缝流道12内的热流局部集中位置及热流集中度，满足不同工况下实验的需求。
2)外侧视窗9、气隙10、内侧视窗11共同组成可视化窗口，降低了实验对玻璃材质的要求，保证安全性的同时减少了实验成本。
附图说明
图1为本发明热流局部集中下矩形窄缝通道试验段示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如附图1所示，本发明一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段，主要由流道进口(1)、流道出口(2)、测温孔(3)、加热板(4)、导热铜板(5)、空腔(6)、导热铝板(7)、壳体(8)、外侧视窗(9)、气隙(10)、内侧视窗(11)、矩形窄缝流道(12)及可移动铝块(13)组成。壳体8中部加工有矩形窄缝流道12，矩形窄缝流道12一侧的壳体中依次设置钨铼加热板4、导热铜板5和导热铝板7，导热铝板7临近矩形窄缝流道12，且导热铝板7与导热铜板5接触的局部位置开设一个或多个腔体，腔体中放置可移动铝块13，可移动铝块13的中部镂空；可移动铝块13的中部镂空部分以及腔体中未被可移动铝块13填充的部分组成空腔6，通过调整腔体的位置分布和尺寸改变矩形窄缝流道12内的热流集中发生位置及热流集中度；空腔6的调整通过填充与空腔6尺寸相匹配的可移动铝块13来实现：调整可移动铝块13的位置以改变空腔6位置；改变可移动铝块13的类型来改变空腔6尺寸；矩形窄缝流道12另一侧的壳体去除被外侧视窗9、气隙10、内侧视窗11代替共同组成可视化窗口，用于观察实验现象；气隙10中充入高压惰性气体，高压惰性气体用于平衡内侧视窗11与矩形窄缝流道12、气隙10接触的两侧的压差，使得内侧视窗11只需满足耐高温特性即可；高压惰性气体是热的不良导体，削弱了矩形窄缝流道内的高温工质向外侧视窗9的传热，使得外侧视窗9只需满足耐压特性即可；所述试验段还包括在壳体8上开设的与矩形窄缝流道12连通的流道进口1和流道出口2以及用于测量导热铝板7温度的多个热电偶插入的测温孔3，测温孔3的设置也能削弱导热铝板的横向导热。
作为本发明的优选实施方式，所述可移动铝块13有多种类型，不同类型的可移动铝块的镂空尺寸不同，进一步改变矩形窄缝流道12内的热流集中发生位置及热流集中度。
作为本发明的优选实施方式，所述导热铜板5的厚度为4cm，以保证与导热铝板7接触的面具有均匀的温度分布。
作为本发明的优选实施方式，所述壳体8为304不锈钢壳体，这样能够加强试验段的保温性同时避免高温时壳体出现大的形变。
作为本发明的优选实施方式，所述加热板4为钨铼加热板，这样加热板耐高温且易于加工及焊接。
如图1所示，本发明一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段的试验方法：试验开始时，工质自流道进口1进入矩形窄缝流道12，同时气隙10内开始充入惰性气体，保证内侧视窗11两侧压差在安全范围内。待工质流动稳定之后，开始通电加热，电功率分多个阶段逐级提升，保证温度平缓上升，使得在沸腾临界发生，加热壁面出现温度飞升时，能够及时切断电源从而保证试验段的安全。实验数据采集完成后，切断电源并保持工质流量不变用于给试验段降温，待试验段温度降至室温以后，断开工质供给并减小气隙10内惰性气体气压。随后更换可移动铝块的类型或改变其位置，重复上述过程，完成不同工况下的实验。

Claims (6)

1.一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段，其特征在于：所述试验段采用单侧间接电加热，包括流道进口(1)、流道出口(2)、测温孔(3)、加热板(4)、导热铜板(5)、空腔(6)、导热铝板(7)、壳体(8)、外侧视窗(9)、气隙(10)、内侧视窗(11)、矩形窄缝流道(12)及可移动铝块(13)；
壳体(8)中部加工有矩形窄缝流道(12)，矩形窄缝流道(12)一侧的壳体中依次设置所述加热板(4)、导热铜板(5)和导热铝板(7)，导热铝板(7)临近矩形窄缝流道(12)，且导热铝板(7)与导热铜板(5)接触的局部位置开设一个或多个腔体，腔体中放置可移动铝块(13)，可移动铝块(13)的中部镂空；可移动铝块(13)的中部镂空部分以及腔体中未被可移动铝块(13)填充的部分组成空腔(6)，通过调整腔体的位置分布和尺寸改变矩形窄缝流道(12)内的热流集中发生位置及热流集中度；空腔(6)的调整通过填充与空腔(6)尺寸相匹配的可移动铝块(13)来实现：调整可移动铝块(13)的位置以改变空腔(6)位置；改变可移动铝块(13)的类型来改变空腔(6)尺寸；
矩形窄缝流道(12)另一侧的壳体去除，被外侧视窗(9)、气隙(10)、内侧视窗(11)代替共同组成可视化窗口，用于观察实验现象；气隙(10)中充入高压惰性气体，高压惰性气体用于平衡内侧视窗(11)与矩形窄缝流道(12)、气隙(10)接触的两侧的压差，使得内侧视窗(11)只需满足耐高温特性即可；高压惰性气体是热的不良导体，削弱了矩形窄缝流道内的高温工质向外侧视窗(9)的传热，使得外侧视窗(9)只需满足耐压特性即可；
所述试验段还包括在壳体(8)上开设的与矩形窄缝流道(12)连通的流道进口(1)和流道出口(2)以及用于测量导热铝板(7)温度的多个热电偶插入的测温孔(3)。
2.根据权利要求1所述的一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段，其特征在于：所述可移动铝块(13)有多种类型，不同类型的可移动铝块的镂空尺寸不同。
3.根据权利要求1所述的一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段，其特征在于：所述导热铜板(5)的厚度为4cm，以保证与导热铝板(7)接触的面具有均匀的温度分布。
4.根据权利要求1所述的一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段，其特征在于：所述壳体(8)为304不锈钢壳体。
5.根据权利要求1所述的一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段，其特征在于：所述加热板(4)为钨铼加热板。
6.权利要求1至5任一项所述的一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段的试验方法，其特征在于：试验开始时，工质自流道进口(1)进入矩形窄缝流道(12)，同时气隙(10)内开始充入惰性气体，保证内侧视窗(11)两侧压差在安全范围内；待工质流动稳定之后，开始通电加热，电功率分多个阶段逐级提升，保证温度平缓上升，使得在沸腾临界发生，加热壁面出现温度飞升时，能够及时切断电源从而保证试验段的安全；实验数据采集完成后，切断电源并保持工质流量不变用于给试验段降温，待试验段温度降至室温以后，断开工质供给并减小气隙(10)内惰性气体气压；随后更换可移动铝块的类型或改变其位置，重复上述过程，完成不同工况下的实验。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114690815A (zh) * 2022-03-08 2022-07-01 深圳大学 一种高温恒温加热装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4125975A1 (de) * 1991-08-06 1993-02-11 Baensch Klaus Peter Heisskanalduese fuer werkzeuge zum plastischen ausformen von werkstuecken
CN102313641A (zh) * 2010-07-07 2012-01-11 中国核动力研究设计院 用于单相和两相立体可视化矩形窄缝实验装置
CN108298097A (zh) * 2017-04-25 2018-07-20 北京空天技术研究所 一种小尺度强化换热结构
CN108777178A (zh) * 2018-04-28 2018-11-09 哈尔滨工程大学 一种间距可调的矩形窄通道内chf研究可视化实验装置
CN109030547A (zh) * 2018-07-24 2018-12-18 哈尔滨工程大学 一种双向可视的矩形窄通道内chf研究可视化实验装置
CN110265159A (zh) * 2019-06-24 2019-09-20 西安交通大学 一种横向非均匀间接加热矩形通道流动可视化试验装置
CN209606460U (zh) * 2019-05-20 2019-11-08 哈尔滨工程大学 窄矩形通道阻塞条件下流场—温场同步测量系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4125975A1 (de) * 1991-08-06 1993-02-11 Baensch Klaus Peter Heisskanalduese fuer werkzeuge zum plastischen ausformen von werkstuecken
CN102313641A (zh) * 2010-07-07 2012-01-11 中国核动力研究设计院 用于单相和两相立体可视化矩形窄缝实验装置
CN108298097A (zh) * 2017-04-25 2018-07-20 北京空天技术研究所 一种小尺度强化换热结构
CN108777178A (zh) * 2018-04-28 2018-11-09 哈尔滨工程大学 一种间距可调的矩形窄通道内chf研究可视化实验装置
CN109030547A (zh) * 2018-07-24 2018-12-18 哈尔滨工程大学 一种双向可视的矩形窄通道内chf研究可视化实验装置
CN209606460U (zh) * 2019-05-20 2019-11-08 哈尔滨工程大学 窄矩形通道阻塞条件下流场—温场同步测量系统
CN110265159A (zh) * 2019-06-24 2019-09-20 西安交通大学 一种横向非均匀间接加热矩形通道流动可视化试验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Two-phase flow and boiling heat transfer in two vertical narrow annuli;Peng Changhong et al.;《NUCLEAR ENGINEERING AND DESIGN》;20051231;第235卷;正文第1737-1747页 *
垂直矩形窄通道流动沸腾换热特性实验研究;黄理浩 等;《热能动力工程》;20130131;第28卷(第1期);正文第53-56页 *

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