CN113587712A - 一种热流密度比可控的加热流道及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热流密度比可控的加热流道，加热流道是由若干个电导率不同的材料制成的加热部围合成的孔道结构，孔道结构的两端开口，使加热流道对应于各电导率不同的加热部的若干侧壁表面具有不同的热流密度比。使加热流道的各侧壁表面按不同的比例发热，实现了加热流道各侧的热流密度比可控调节，从而准确模拟反应堆中的冷却剂流道或换热器通道的发热。
Description
技术领域
本发明涉及反应堆热工水力和工程热物理研究技术领域，具体涉及一种热流密度比可控的加热流道及应用。
背景技术
在某些研究型反应堆或换热器中，会用到板型燃料元件或板式换热器，针对这些结构开展热工水力实验中需要模拟矩形冷却剂流道。
目前常用的模拟矩形冷却剂流道的方法是直接用金属材料加工成流体通道，并利用其导电发热的性能进行模拟，这样用金属材料加工而成的流体通道两侧的发热情况是相同的。而对于部分具有特殊结构的冷却剂流道而言，其两侧的发热量可能存在差异，甚至出现一侧发热而另一侧不发热的情况。若仍然直接用金属材料加工成的流体通道来模拟这种结构特殊的冷却剂流道，则得到的结果必然不准确。为了准确地在实验中模拟矩形冷却剂通道两侧的发热，本专利提出一种热流密度比可控的加热流道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的采用金属材料加工成的流体通道无法准确模拟具体特殊结构的冷却剂流道，目的在于提供一种热流密度比可控的加热流道，实现对具体特殊结构的冷却剂流道不同侧发热情况的准确模拟。
本发明通过下述技术方案实现：
本发明的第一个目的是提供一种热流密度比可控的加热流道，所述加热流道是由若干个电导率不同的材料制成的加热部围合成的孔道结构，所述孔道结构的两端开口，使所述加热流道对应于各所述电导率不同的加热部的若干侧壁表面具有不同的热流密度比。
优选地，若干个电导率不同的材料为金属材料。
优选地，所述加热部设有两个，所述两个加热部之间为矩形孔道结构。
优选地，两个所述加热部的一端固定相接，两个所述加热部的另一端面为平面。
优选地，两个所述加热部由平板部与弧形连接部组成，所述弧形连接部位于相应的各所述平板部的两侧，一所述加热部的两个弧形连接部固定相接另一所述加热部的两个弧形连接部。
优选地，各所述弧形连接部与各自对应的所述加热部为一体成型的结构。
本发明的第二个目的是提供一种热流密度比可控的加热流道在模拟反应堆冷却剂流道或换热器通道中的应用。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例提供的一种热流密度比可控的加热流道通过将各个加热部采用不同的材料制备，使加热流道各侧壁表面具有不同的热流密度比，使各侧壁表面按不同的比例发热，实现了加热流道各侧的热流密度比可控调节，从而准确模拟反应堆中的冷却剂流道或换热器通道的发热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种热流密度比可控的加热流道的结构示意图。
图中：101-平板部，102-弧形连接部。
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1：
一种热流密度比可控的加热流道，加热流道是由若干个电导率不同的材料制成的加热部围合形成的孔道结构，孔道结构的两端开口，使加热流道对应于各电导率不同的加热部的若干侧壁表面具有不同的热流密度比。
具体地，加热部的个数根据需要进行设置，各加热部可以采用板状且具有一定的厚度，对应地孔道结构的截面形状根据加热部的个数不同而形成相应地形状，由于各个加热部采用电导率不同的材料制成，且结合各个加热部自身的厚度，可以使得各个加热部围合孔道结构的侧壁表面的热流密度比不同，导致电加热时具有不同的发热情况。从而可以根据实际需要调整加热部的个数、调整加热部的制备材料及加热部的厚度而改变流道各侧壁的热流密度比，进而调整流道各侧壁的发热情况。可以准确模拟特殊结构的冷却剂流道的各侧发热。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上的进一步地改进。
加热部设有两个，两个加热部之间围合形成矩形的孔道结构。且加热部采用电阻率不同的金属材料制成。
两个加热部均由平板部101与弧形连接部102组成，弧形连接部102位于相应的各平板部101的两侧并与平板部101为一体成型的结构，各弧形连接部102随对应的各平板部101的长度方向延伸为一体结构。一加热部的两个弧形连接部102固定相接另一加热部的两个弧形连接部102。如可以通过焊接的方式将对应的两个弧形连接部102固定连接在一起而形成矩形流道。各个平板部101为长方形的板状结构且平板部101各处的厚度相等。
定义两个加热部所用的材料的电导率分别为ρ1和ρ2，对应的两个平板部101各处的厚度分别为L1和L2，则在模拟冷却剂流道的发热时，通过电加热方式对矩形的加热流道进行加热，对应于两个平板部101相对的侧壁表面的热流密度比为(ρ1L1)：(ρ2L2)。
以两个加热部分别采用S32168不锈钢和镍板制备为例，S32168不锈钢和镍板的电导率比约为1：10，对应地一平板部101采用S32168不锈钢、且厚度为3mm，另一个平板部101采用镍板、厚度为6mm，则两个平板部101相对的侧壁面的热流密度比为1：20。
在实际应用时，各个加热部选用的材料优选地采用电阻率有明显差异、且热膨胀率相近的金属材料制备，最好是电阻率应高于铜的金属材料。
且在实际应用时，加热流道的工作条件是处于水介质或水-蒸汽混合介质中，热流密度比可控的加热流道可安装于热工水力实验回路，性能稳定，具有较高的机械强度，可工作于高温高压单相水或水-蒸汽混合环境下。并采用电加热的对加热流道进行加热。
实施3
采用实施例1、2得到的加热流道一种热流密度比可控的加热流道可以应用于模拟反应堆冷却剂流道或换热器通道。
根据需要模拟的反应堆冷却剂流道或换热器通道各侧的发热情况，确定反应堆冷却剂流道或换热器通道各侧壁表面的热流密度，进而调整形成加热流道的各加热部的材质、以及各个加热部中平板部101的厚度，以达到需要的热流密度比，从而使模拟结果准确。
在实际设计时，可以根据需要的热流密度比、已确定的各加热部的材料的电阻率比反推各平板部101的厚度，也可以根据需要的热流密度比、已确定的各平板部101的厚度反推各加热部的材料的电阻率比。
以上的具体实施方式，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 (7)
1.一种热流密度比可控的加热流道，其特征在于，所述加热流道是由若干个电导率不同的材料制成的加热部围合成的孔道结构，所述孔道结构的两端开口，使所述加热流道对应于各所述电导率不同的加热部的若干侧壁表面具有不同的热流密度比。
2.根据权利要求1所述的一种热流密度比可控的加热流道，其特征在于，若干个电导率不同的材料为金属材料。
3.根据权利要求1所述的一种热流密度比可控的加热流道，其特征在于，所述加热部设有两个，所述两个加热部之间为矩形孔道结构。
4.根据权利要求3所述的一种热流密度比可控的加热流道，其特征在于，两个所述加热部的一端固定相接，两个所述加热部的另一端面为平面。
5.根据权利要求3所述的一种热流密度比可控的加热流道，其特征在于，两个所述加热部由平板部与弧形连接部组成，所述弧形连接部位于相应的各所述平板部的两侧，一所述加热部的两个弧形连接部固定相接另一所述加热部的两个弧形连接部。
6.根据权利要求5所述的一种热流密度比可控的加热流道，其特征在于，各所述弧形连接部与各自对应的所述加热部为一体成型的结构。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种热流密度比可控的加热流道在模拟反应堆冷却剂流道或换热器通道中的应用。
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