CN115656257A - 微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，包括有通过管道依次连接的水箱、第一阀门、过滤器、高压恒流泵、质量流量计、第二阀门、加热测试系统、第五阀门、冷凝器、背压阀及浮子流量计，浮子流量计还通过管道与水箱连通；第二阀门与加热单元之间的管道上还设置有第一温度传感器；还包括有数据采集及显示系统，质量流量计、加热测试系统及浮子流量计均与数据采集及显示系统连接。该装置解决了现有技术中存在的高热流过冷沸腾测试平台成本高、运行可靠性低，试验参数不稳定的问题。还公开了微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量方法。

Description

微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置及方法

技术领域

本发明属于多相流动换热测试技术领域，具体涉及一种微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，还涉及一种微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量方法。

背景技术

过冷沸腾是指当主流体温度低于饱和温度，而加热壁面温度已超过饱和温度的流动沸腾现象。因其传热系数高、流动阻力小等优良流动特点，在航空航天(Experimentalheat transfer results and flow visualization of vertical upflow boiling inEarth gravity with subcooled inlet conditions–In preparation for experimentsonboard the International Space Station[J].International Journal of Heat andMass Transfer,2022,188:122603.)，核反应堆(Critical heat flux of highlysubcooled water flow boiling in circular tubes with and without internaltwisted tapes under high mass fluxes[J].International Journal of Heat andMass Transfer,2016,95:606-619.)和电子设备冷却(Review of correlations forsubcooled flow boiling heat transfer and assessment of their applicability towater[J].Fusion Engineering and Design,2017,122:52-63.)等高热流换热场合得到了广泛应用。尤其是近年来随着微小型冷却换热设备的快速发展，使得高热流条件、微小通道内的过冷沸腾受到了广泛关注。其中，过冷沸腾流动传热特性是研究热点，该特性对相关冷却换热系统的安全性、稳定性及经济性都至关重要。

由于高热流过冷沸腾系统的运行参数高、换热温差大，传热系数及流动阻力影响因素多，在对高热流过冷沸腾的流动传热特性的测量过程中产生了诸多技术问题，主要表现为：

(1)试验参数难以维持稳定，且难以同时高精度测量高热流过冷沸腾的阻力和传热系数；

(2)在高温高压条件下，当管道尺度达到微小尺度(内径为0.2mm～2mm时属于微小通道)，相较于常规通道(内径>2mm)，沸腾气泡的行为规律将存在很大差异，管道内流体的流动换热特性更加复杂，导致更加难以稳定地测量管道内流体的流动换热特性

(3)由于上述原因造成试验成本高，测试精度难以保障。

因此，提供一个运行可靠、试验成本低、试验测量参数范围大、并且能够准确测量微小通道内(0.2mm～2mm)高温高压条件下的过冷沸腾流动传热特性的试验平台，是本领域亟待解决的难题。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，解决了现有技术中存在的高热流过冷沸腾测试平台成本高、运行可靠性低，试验参数不稳定的问题。

本发明的第二个目的是提供一种微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量方法，解决传统测量方法运行复杂，且难以同时高精度测量过冷沸腾传热系数及流动阻力的问题。

本发明所采用的第一个技术方案是，微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，包括有通过管道依次连接的水箱、第一阀门、过滤器、高压恒流泵、质量流量计、第二阀门、加热测试系统、第五阀门、冷凝器、背压阀及浮子流量计，浮子流量计还通过管道与水箱连通；第二阀门与加热单元之间的管道上还设置有第一温度传感器；还包括有数据采集及显示系统，质量流量计、加热测试系统及浮子流量计均与数据采集及显示系统连接。

本发明的特征还在于，

加热测试系统包括有通过管道依次连接形成回路的回热器、第三阀门、预热段、第一变径接头、试验加热段、第二变径接头及第四阀门，第四阀门通过管道与回热器连接；回热器与第三阀门之间的管道上设置有第二温度传感器，预热段与第一变径接头之间的管道上设置有压力变送器及第三温度传感器；第二变径接头与第四阀门之间的管道上设置有第四温度传感器；还包括有压差变送器，压差变送器通过两个管道分别与试验加热段进口端及试验加热段出口端连接；第二温度传感器、压力变送器、第三温度传感器、第四温度传感器及压差变送器均与数据采集及显示系统连接。

回热器为S型双层套管，包括有内管及外管，其中内管的一端为热流体进口端，内管的另一端为热流体出口端，热流体进口端通过管道与第四阀门连接，热流体出口端通过管道与第五阀门连接；外管靠近热流体进口端处的侧壁设有回热器的冷流体出口端，外管靠近热流体出口端处的侧壁设有回热器的冷流体进口端；回热器的冷流体出口端通过管道与第三阀门连接，回热器的冷流体进口端通过管道与第二阀门连接。

预热段包括有在第三阀门与第一变径接头之间的管道上设置的第三交流极板及第四交流极板，第三交流极板与第四交流极板之间通过导线连接有第二变压器，还包括有形成闭合回路的第二交流电源与第二调压器。

试验加热段包括有在第一变径接头与第二变径接头之间的微小通道，微小通道外壁上设置有第一交流极板与第二交流极板，第一交流极板与第二交流极板之间微小通道的管壁上设置有由若干组热电偶丝组成的热电偶丝单元，第一交流极板与第二交流极板之间通过导线连接有第一变压器，还包括有形成闭合回路的第一交流电源及第一调压器；压差变送器的一端通过管道连接到第一变径接头与第一交流极板之间的微小通道上，压差变送器的另一端通过管道连接到第二变径接头与第二交流极板之间的微小通道上。

本发明所采用的第二个技术方案是，微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量方法，采用上述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，具体按照以下步骤实施：

步骤一，关闭测量装置电源，拆开第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门，利用高压氮气先分段吹扫试验回路，再依次连接各个阀门，连接完成后，再度利用高压氮气吹扫试验回路，确保管道畅通无泄漏；

步骤二，检查电路，确保无断线、漏电现象；打开第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门，打开数据采集及显示系统，保障各传感器工作正常；

步骤三，往水箱中通入流体；启动高压恒流泵，设定试验所需的质量流量；待流体在试验回路中完成多轮循环后，调节背压阀，使试验回路达到设定压力；

步骤四，调节试验加热段的第一调压器，进而控制第一变压器对试验加热段输出所需的加热功率，使得试验加热段上保持稳定的热流密度；

步骤五，调节预热段的第二调压器，控制第二变压器输出稳定的加热功率，使得试验加热段流体进口处的流体温度达到预设的初始进口温度，待试验数据稳定后，利用数据采集及显示系统记录此时测量装置中所有监测仪器测量得到的相关试验数据；随后，逐步调节预热段中第二调压器的加热功率，使试验加热段流体进口处流体的进口温度达到下一预设值，待试验数据稳定后，再度记录下测量装置中所有监测仪器测量得到的相关试验参数；重复上述过程，直至试验加热段流体进口处的流体温度达到预设的最高进口温度，完成全部试验数据的采集测量工作；

步骤六，逐步降低预热段及试验加热段对应管道上的加热功率，待功率降低至0后，关闭第一变压器和第二变压器；随后，调节背压阀，使试验回路压力降至常压；最后，关闭数据采集及显示系统。

本发明的有益效果是：

(1)本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，最大的优点在于，试验系统运行安全可靠，操作简单，能够实时同步采集过冷沸腾流体的流动换热参数，且试验过程中，各项测量参数保持稳定，能有效保障测量精度，并降低试验成本，为微小尺度流动换热系统设计优化提供支撑；

(2)本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，能够快速稳定测量高达10MW/m²级热流密度，10⁴kg/(m²·s)级质量流速及10MPa级的压力，具有测量范围广，耐压及密封性强的优点；同时，试验管道为微小通道(内径可小至100μm量级)，为微小型冷却换热设备的设计优化提供支撑；

(3)本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，采用大电流、低电压的交流电对金属管道直接进行加热，该技术优点在于，热流密度调节方便、响应迅速、调节范围广、分布均匀；同时，加热方式能够快速稳定调节试验段的进口过冷度，从而减少试验耗时、节约试验成本；

(4)本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，采用高压恒流泵、背压阀等装置协同调节流量、压力等试验参数，相较于传统的柱塞泵等设备，具有参数稳定、操作简单等优势；

(5)本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置使用的所有温度传感器，压差变送器，压力变送器及质量流量计等测量仪器的数据均同步传输至数据采集系统，能够实时监测并保存，不仅能提升测量数据的精确性，还具备超温报警功能，提前预防爆管事故；

(6)本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，利用回热器，让加热后的高温流体与进口处的低温流体进行换热，减小试验所需功率，能有效降低试验成本。

(7)本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置方法完善了高热流过冷沸腾流动及传热特性的测量方法，填补了当前微小通道内高热流过冷沸腾流动换热特性测量的技术缺陷。

附图说明

图1是本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置的结构示意图；

图2是本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置中试验加热段的结构示意图；

图3是本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置中预热段的结构示意图；

图4是本发明微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置中回热器的结构示意图；

图5是实施例展示的质量流量G和对过冷沸腾传热系数h的影响；

图6是实施例展示的热流密度q对过冷沸腾传热系数h的影响；

图7是实施例展示的压力p对过冷沸腾传热系数h的影响。

图中，1.水箱，2.第一阀门，3.过滤器，4.高压恒流泵，5.质量流量计，6.第二阀门，7.第一温度传感器，8.回热器，9.第二温度传感器，10.第三阀门，11.预热段，12.压力变送器，13.第三温度传感器，14.试验加热段，15.第四温度传感器，16.压差变送器，17.第四阀门，18.第五阀门，19.冷凝器，20.背压阀，21.浮子流量计，22.数据采集及显示系统，23.第一交流极板，24.第二交流极板，25.热电偶丝单元，26.第一交流电源，27.第一调压器，28.第一变压器，29.第三交流极板，30.第四交流极板，31.第二交流电源，32.第二调压器，33.第二变压器，34.回热器的热流体进口端，35.回热器的热流体出口端，36.回热器的冷流体出口端，37.回热器的冷流体进口端，38.内管，39.外管，40.第一变径接头，41.第二变径接头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，如图1-4所示，包括有通过管道依次连接的水箱1、第一阀门2、过滤器3、高压恒流泵4、质量流量计5、第二阀门6、加热测试系统、第五阀门18、冷凝19、背压阀20及浮子流量计21，浮子流量计21还通过管道与水箱1连通；第二阀门6与加热单元之间的管道上还设置有第一温度传感器7；还包括有数据采集及显示系统22，质量流量计5、加热测试系统及浮子流量计21均与数据采集及显示系统22连接。整个装置回路为开式循环，流体从水箱1流出，经过高压恒流泵4、质量流量计5、回热器8、预热段11、试验加热段14、冷凝器19、背压阀20和浮子流量计21等相关装置后，流回到水箱1；回路中接有第一阀门2、第二阀门6、第三阀门10、第四阀门17和第五阀门18等阀门开关，将试验回路拆分成多个部分，并利用第一温度传感器7、质量流量计5、第二温度传感器9、第三温度传感器13、第四温度传感器15、压力变送器12及压差变送器16等数据采集设备，将数据传输至数据采集及显示系统22，系统将存储并实时显示数据变化。回热器8、预热段11、试验加热段14及相关连接管道均包裹有保温棉，以降低热损失。

加热测试系统包括有通过管道依次连接形成回路的回热器8、第三阀门10、预热段11、第一变径接头40、试验加热段14、第二变径接头41及第四阀门17，第四阀门17通过管道与回热器8连接；回热器8与第三阀门10之间的管道上设置有第二温度传感器9，预热段11与第一变径接头40之间的管道上设置有压力变送器12及第三温度传感器13；第二变径接头41与第四阀门17之间的管道上设置有第四温度传感器15；还包括有压差变送器16，压差变送器16通过两个管道分别与试验加热段14进口端及试验加热段14出口端连接；第二温度传感器9、压力变送器12、第三温度传感器13、第四温度传感器15及压差变送器16均与数据采集及显示系统22连接。回热器8为S型双层套管，包括有内管38及外管39，其中内管38的一端为热流体进口端34，内管38的另一端为热流体出口端35，热流体进口端34通过管道与第四阀门17连接，热流体出口端35通过管道与第五阀门18连接；外管39靠近热流体进口端34处的侧壁设有回热器的冷流体出口端36，外管39靠近热流体出口端35处的侧壁设有回热器的冷流体进口端37；回热器的冷流体出口端36通过管道与第三阀门10连接，回热器的冷流体进口端37通过管道与第二阀门6连接。如图4所示，回热器8为一逆流式换热器，其利用回热器的热流体进口端34处的高温流体对回热器的冷流体进口端33处的低温流体进行回热，能够减少试验热损失，降低冷凝器19、预热段11及试验加热段14的所需功率，降低试验回路对加热/冷却设备的功率需求，从而有效节约试验成本。

水箱1依次通过第一阀门2和过滤器3连接至高压恒流泵4；过滤器3能够除去流体中的杂质，保护循环回路中相关仪器设备的使用安全；高压恒流泵4操作简单，且能够稳定控制试验回路中的流体流量，使流量在试验过程中保持稳定；高压恒流泵4依次通过质量流量计5、第二阀门6和第一温度传感器7连接至回热器的冷流体进口端37；质量流量计5用于测量试验回路的质量流量；第一温度传感器7用于测量回热器的冷流体进口端37的温度。流体从回热器的冷流体出口端36经过第二温度传感器9和第三阀门10连接至预热段11，预热段11则经过第三温度传感器13及压力变送器12进入试验加热段14；第二温度传感器9用于测量回热器的冷流体出口端36的温度，第二温度传感器9与第一温度传感器7结合使用，共同用于判断和计算试验过程中，回热器8的回热量及回热效率，便于试验人员调整和设计试验工况。

如图1及图4所示，回热器的冷流体出口端36依次经过预热段11、压力变送器12、第三温度传感器13、试验加热段14、第四温度传感器15、压差变送器16及第四阀门17，进入回热器的热流体进口端34；预热段11用于调节试验加热端的进口温度，保证进口温度的稳定性；压力变送器12和压差变送器16分别用于测量试验加热段14的压力和压差，第三温度传感器13和第四温度传感器15则分别用于测量试验加热段14的进出口流体温度，结合这四个测量仪器，能够有效高精度同步测量试验加热段中过冷沸腾流体的流动换热特性的相关参数；

如图1及图4所示，回热器8的热流体出口端35依次经过第五阀门18、冷凝器19、背压阀20和浮子流量计21后，回到水箱1，完成一次试验循环；冷凝器19用于将高温流体冷却至室温；背压阀20用于调节试验回路的压力，保障试验回路的压力稳定；浮子流量计21用于测量流体的质量流量，并与质量流量计5进行比较，检测试验回路质量流量的稳定性。

如图1所示，第一阀门2、第二阀门6、第三阀门10、第四阀门17和第五阀门18等阀门，共同将试验回路拆分成多个部分，便于检修，故障定位、更换部件及清理管道等工作，有效节约成本。

预热段11包括有在第三阀门10与第一变径接头40之间的管道上设置的第三交流极板29及第四交流极板30，第三交流极板29与第四交流极板30之间通过导线连接有第二变压器33，还包括有形成闭合回路的第二交流电源31与第二调压器32，第二调压器32与第二变压器33之间通过电磁互感的方式，将功率传输至第三交流极板29、第四交流极板10和管道，从而给予两块交流极板之间的管道一定的热流密度。

试验加热段14包括有在第一变径接头40第三温度传感器1、与第二变径接头41第四温度传感器15之间的微小通道，管道微小通道外壁上设置的有第一交流极板23与第二交流极板24，第一交流极板23与第二交流极板24之间微小通道管道的管壁上设置有由若干组热电偶丝组成的热电偶丝单元25，用于测量试验加热段14中受加热管道的壁面温度；第一交流极板23与第二交流极板24之间通过导线连接有第一变压器28，还包括有形成闭合回路的第一交流电源26及第一调压器27，第一调压器27与第一变压器28之间通过电磁互感的方式，将功率传输至第第一交流极板23、第二交流极板24和管道，从而给予两块交流极板之间的管道一定的热流密度；压差变送器16的一端通过管道连接到第一变径接头40与第一交流极板23之间的微小通道上，压差变送器16的另一端通过管道连接到第二变径接头41与第二交流极板24之间的微小通道上。

冷凝器19采用型号为HYA-05ASZ的一体化风冷冷水机；使用的压力变送器12选用的型号为：Rosemont3051差压变送器；压差变送器16的型号为：Rosemont3051压力变送器；过滤器3的采用的型号为：熊川SS-216-30。

温度传感器：采用T型铠装热电偶，测温范围0-300℃；热电偶丝：采用K型热电偶丝，测温范围0-800℃；背压阀20的压力调节范围为0-10MPa；高压恒流泵4选用耐高压(10MPa)，并输出稳定流量的恒流泵；数据采集及显示系统22选用NI采集系统，机箱型号为NI DAQ-9178，配套NI 9203、NI9213及NI9220等输入模块，采集程序为LABVIEW，用于收集试验测试装置中所有监测仪器测量得到的相关试验数据；

回热器：套管式逆流换热器

本发明还提供一种微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量方法，采用上述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，具体按照以下步骤实施：

步骤一，关闭测量装置电源，拆开第一阀门2、第二阀门6、第三阀门10、第四阀门17和第五阀门18，利用高压氮气先分段吹扫试验回路，再依次连接各个阀门，连接完成后，再度利用高压氮气吹扫试验回路，确保管道畅通无泄漏；

步骤二，检查电路，确保无断线、漏电现象；打开第一阀门2、第二阀门6、第三阀门10、第四阀门17和第五阀门18，打开数据采集及显示系统22，保障各传感器工作正常；

步骤三，往水箱1中通入流体；启动高压恒流泵4，设定试验所需的质量流量；待流体在试验回路中完成多轮循环后，调节背压阀20，使试验回路达到设定压力；

步骤四，调节试验加热段14的第一调压器27，进而控制第一变压器28对试验加热段14输出所需的加热功率，使得试验加热段14上保持稳定的热流密度；

步骤五，调节预热段11的第二调压器32，控制第二变压器33输出稳定的加热功率，使得试验加热段14流体进口处的流体温度达到预设的初始进口温度，待试验数据稳定后，利用数据采集及显示系统22记录此时测量装置中所有监测仪器测量得到的相关试验数据；随后，逐步调节预热段11中第二调压器32的加热功率，使试验加热段14流体进口处流体的进口温度达到下一预设值，待试验数据稳定后，再度记录下测量装置中所有监测仪器测量得到的相关试验参数；重复上述过程，直至试验加热段14流体进口处的流体温度达到预设的最高进口温度(当进口温度达到预设的最高进口温度时，试验加热段14的出口温度会达到极限值，即，第四温度传感器测得的温度接近当前工况下，过冷沸腾饱和点的温度)，完成全部试验数据的采集测量工作；

步骤六，逐步降低预热段11及试验加热段14对应管道上的加热功率，待功率降低至0后，关闭第一变压器28和第二变压器33；接着，调节背压阀20，使试验回路压力降至常压；最后，关闭数据采集及显示系统22。

实施例

研究高温高压过冷水流动沸腾特性，需要测量包括压力p、压差Δp、质量流量G、试验加热段的外壁温T_w,out、试验加热段的进出口流体温度T_in和T_out在内的测量参数；接着，采用相关传热学公式对这些直接测量参数进行计算，获得过冷沸腾传热系数h，试验加热段的热流密度q和内壁面温度T_w,in在内的计算参数；最后，利用测量参数及计算参数对高温高压过冷水流动沸腾特性进行研究分析。

通过本发明提供的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置并采取本发明提供的一种微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量方法，对9组不同工况条件下的去离子水进行试验获取高温高压水在内径为1mm管道内的测量参数及计算参数，得到了高温高压过冷水流动沸腾的传热特性。9组不同工况条件如图5-7所示，图5的工况分别为(1)p＝4.0MPa,G＝3200kg/(m²·s),q＝5.0MW/m²；(2)p＝4.0MPa,G＝3700kg/(m²·s),q＝5.0MW/m²；(3)p＝4.0MPa,G＝4200kg/(m²·s),q＝5.0MW/m²；图6的工况分别为(1)p＝4.2MPa,G＝8000kg/(m²·s),q＝10.0MW/m²；(2)p＝4.2MPa,G＝8000kg/(m²·s),q＝7.5MW/m²；(3)p＝4.2MPa,G＝8000kg/(m²·s),q＝12.5MW/m²；图7的工况分别为(1)p＝3.0MPa,G＝2500kg/(m²·s),q＝5.0MW/m²；(2)p＝4.0MPa,G＝2500kg/(m²·s),q＝5.0MW/m²；(3)p＝5.0MPa,G＝2500kg/(m²·s),q＝5.0MW/m²。

图5-7中以内壁面温度T_w,in对比过冷沸腾传热系数h的形式，准确给出了压力p、质量流量G及试验加热段的热流密度q对过冷沸腾传热系数h的影响。如图5-7可知，随着温度的上升，流体将逐渐从单相状态进入过冷沸腾状态，传热系数不断提高，传热性能得到增强；同时，压力、质量流量和热流密度均会对流体的传热性能造成影响，在相同壁面温度条件下，增大质量流量、减小压力和热流密度，均能够增大传热系数，从而增强换热。通过该9组实验也证明了，本发明装置能够稳定且准确地获得微小通道内高热流过冷沸腾流动及传热特性(10MW/m²级热流密度，10⁴kg/(m²·s)级质量流速及10MPa级的压力)，并且测量结果具有很好的工程应用价值。

本发明装置能够较准确的测量高热流过冷沸腾的流动换热特性，相较于现有装置，具有实验成本低、操作简单、测量参数稳定、运行稳定安全等诸多优点；本发明完善了高热流过冷沸腾流动及传热特性的测量方法，填补了当前微小通道内高热流过冷沸腾流动换热特性测量的技术缺陷。

Claims (6)

1.微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，包括有通过管道依次连接的水箱(1)、第一阀门(2)、过滤器(3)、高压恒流泵(4)、质量流量计(5)、第二阀门(6)、加热测试系统、第五阀门(18)、冷凝器(19)、背压阀(20)及浮子流量计(21)，浮子流量计(21)还通过管道与水箱(1)连通；第二阀门(6)与加热单元之间的管道上还设置有第一温度传感器(7)；还包括有数据采集及显示系统(22)，质量流量计(5)、加热测试系统及浮子流量计(21)均与数据采集及显示系统(22)连接。

2.根据权利要求1所述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，所述加热测试系统包括有依次连接形成回路的回热器(8)、第三阀门(10)、预热段(11)、第一变径接头(40)、试验加热段(14)、第二变径接头(41)及第四阀门(17)，第四阀门(17)通过管道与回热器(8)连接；回热器(8)与第三阀门(10)之间的管道上设置有第二温度传感器(9)，预热段(11)与第一变径接头(40)之间的管道上设置有压力变送器(12)及第三温度传感器(13)；第二变径接头(41)与第四阀门(17)之间的管道上设置有第四温度传感器(15)；还包括有压差变送器(16)，压差变送器(16)通过两个管道分别与试验加热段(14)进口端及试验加热段(14)出口端连接；第二温度传感器(9)、压力变送器(12)、第三温度传感器(13)、第四温度传感器(15)及压差变送器(16)均与数据采集及显示系统(22)连接。

3.根据权利要求2所述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，所述回热器(8)为S型双层套管，包括有内管(38)及外管(39)，其中内管(38)的一端为热流体进口端(34)，内管(38)的另一端为热流体出口端(35)，热流体进口端(34)通过管道与第四阀门(17)连接，热流体出口端(35)通过管道与第五阀门(18)连接；外管(39)靠近热流体进口端(34)处的侧壁设有回热器的冷流体出口端(36)，外管(39)靠近热流体出口端(35)处的侧壁设有回热器的冷流体进口端(37)；回热器的冷流体出口端(36)通过管道与第三阀门(10)连接，回热器的冷流体进口端(37)通过管道与第二阀门(6)连接。

4.根据权利要求3所述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，所述预热段(11)包括有在第三阀门(10)与第一变径接头(40)之间的管道上设置的第三交流极板(29)及第四交流极板(30)，第三交流极板(29)与第四交流极板(30)之间通过导线连接有第二变压器(33)，还包括有形成闭合回路的第二交流电源(31)与第二调压器(32)。

5.根据权利要求3所述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，所述试验加热段(14)包括有在第一变径接头(40)与第二变径接头(41)之间的微小通道，微小通道外壁上设置有第一交流极板(23)与第二交流极板(24)，第一交流极板(23)与第二交流极板(24)之间微小通道的管壁上设置有由若干组热电偶丝组成的热电偶丝单元(25)，第一交流极板(23)与第二交流极板(24)之间通过导线连接有第一变压器(28)，还包括有形成闭合回路的第一交流电源(26)及第一调压器(27)；压差变送器(16)的一端通过管道连接到第一变径接头(40)与第一交流极板(23)之间的微小通道上，压差变送器(16)的另一端通过管道连接到第二变径接头(41)与第二交流极板(24)之间的微小通道上。

6.微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量方法，采用上述权利要求1-5任意一项所述的微小通道内高温高压过冷水流动沸腾特性测量装置，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤一，关闭测量装置电源，拆开第一阀门(2)、第二阀门(6)、第三阀门(10)、第四阀门(17)和第五阀门(18)，利用高压氮气先分段吹扫试验回路，再依次连接各个阀门，连接完成后，再度利用高压氮气吹扫试验回路，确保管道畅通无泄漏；

步骤二，检查电路，确保无断线、漏电现象；打开第一阀门(2)、第二阀门(6)、第三阀门(10)、第四阀门(17)和第五阀门(18)，打开数据采集及显示系统(22)，保障各传感器工作正常；

步骤三，往水箱(1)中通入流体；启动高压恒流泵(4)，设定试验所需的质量流量；待流体在试验回路中完成多轮循环后，调节背压阀(20)，使试验回路达到设定压力；

步骤四，调节试验加热段(14)的第一调压器(27)，进而控制第一变压器(28)对试验加热段(14)输出所需的加热功率，使得试验加热段(14)上保持稳定的热流密度；

步骤五，调节预热段(11)的第二调压器(32)，控制第二变压器(33)输出稳定的加热功率，使得试验加热段(14)流体进口处的流体温度达到预设的初始进口温度，待试验数据稳定后，利用数据采集及显示系统(22)记录此时测量装置中所有监测仪器测量得到的相关试验数据；随后，逐步调节预热段(11)中第二调压器(32)的加热功率，使试验加热段(14)流体进口处流体的进口温度达到下一预设值，待试验数据稳定后，再度记录下测量装置中所有监测仪器测量得到的相关试验参数；重复上述过程，直至试验加热段(14)流体进口处的流体温度达到预设的最高进口温度，完成全部试验数据的采集测量工作；

步骤六，逐步降低预热段(11)及试验加热段(14)对应管道上的加热功率，待功率降低至0后，关闭第一变压器(28)和第二变压器(33)；接着，调节背压阀(20)，使试验回路压力降至常压；最后，关闭数据采集及显示系统(22)。

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