本发明专利技术提供一种用于熔盐堆非能动余热排出的单管实验装置，包括管式立式电炉、换热元件、汽包、冷凝器；管式立式电炉模拟熔盐堆排盐罐中熔盐的温度变化情况；换热元件下部插入管式立式电炉中，上部与汽包连接，换热元件的进出口都位于汽包内部；换热元件是由两层套管组成的鞘型换热元件，包括外层套管、中间套管和中心进水管，中间套管和中心进水管之间形成一个供蒸汽流通的环形通道，中心进水管底部与该通道连通；冷凝器的入口与汽包的顶部相连接，冷凝器的出口与汽包的进水口相连接。本发明专利技术可用于对熔盐堆非能动余热排出系统特性进行实验研究，工作安全可靠，设计合理，操作简单，可反复使用，为研究熔盐堆非能动余热排出系统特性提供了一个平台。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热工水力领域研究中的余热排出实验装置，尤其涉及一种用于熔盐堆非能动余热排出的单管实验装置。
技术介绍
熔盐堆是6种第四代反应堆中唯一的液体燃料反应堆，它的特点是采用溶解在LiF、NaF等熔盐中的钍或铀的液态融合物作为燃料，不需要制作燃料组件。与其它堆型相比，熔盐堆具有负反应性强、无需添加可燃毒物、燃料利用率高和安全性好等优点，因此受到各国反应堆研究者的重视。熔盐堆停堆时，系统将熔盐排入排盐罐中，熔盐堆非能动余热排出系统主要就是用于在反应堆停堆后排除排盐罐中熔盐的余热，防止熔盐温度过高而出现的安全事故，由于采用非能动技术，系统能够利用流体的循环流动持续导出熔盐产生的热量。中国专利申请第201310286718.7号，公开了一种用于熔盐堆的非能动余热排出系统，包括排盐罐、换热元件、汽包、风筒，换热元件的上部分位于汽包里，换热元件的下部分位于排盐罐里，换热元件的其余部分位于汽包和排盐罐之间，换热元件包括传热管，传热管里设置中间套管，中间套管包括内壁和外壁，内壁与外壁之间形成供蒸汽流通的通道，内壁里形成进水管路，进水管路的顶端为进水口，进水管路的底端断开并于通道相连通，风筒里安装空气冷却器，空气冷却器的端部为空气冷却器进口、中部设置翅片管，汽包与空气冷却器进口想通。本专利技术的系统设计方案理论上可以很好的解决熔盐堆的非能动余热排出问题，是一种较好的方案。但是，该系统只是一个理论上的设计系统，实际的运行特性不能够确定，不能直接应用于工程实践，因此需要一个更适合实验研究的实验装置来替代该系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了能够更安全方便地完成熔盐堆非能动余热排出的模拟实验，获得更准确可信的实验结果而提供一种用于熔盐堆非能动余热排出的单管实验装置。本专利技术的目的是这样实现的：包括管式立式电炉、换热元件、汽包、冷凝器，所述换热元件方下部插入管式立式电炉中、上部与汽包连接，且换热元件的进出口都位于汽包内部，冷凝器的入口与汽包的顶部相连接，冷凝器的出口与汽包的进水口相连接，所述汽包的顶部还设置有安全阀和压力表、汽包的侧面设置有压力传感器。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.所述换热元件是一个由两层套管组成的鞘型换热元件，其包括外层套管、中间套管和中心进水管，中间套管和中心进水管之间嵌套形成一个供蒸汽流通的环形通道，中心进水管底部与该环形通道连通。2.冷凝器的出口与汽包的进水口之间的管路上设置有凝液测量管和截止阀、且该管路通过排气阀与外界相通。3.冷凝器的入口与汽包的顶部之间的管路上设置有压力传感器和热电偶。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术用管式立式电炉替代熔盐罐，因此不需要用较危险的熔盐进行实验，增加实验的安全系数。实验装置结构简单，易于装配，操作方便快捷。冷凝器采用水冷代替空冷，简化了实验系统，而且也可以更方便的研究冷凝器参数变化对系统运行的影响。总之，本专利技术满足熔盐堆非能动余热排出系统的实验研究要求，工作安全可靠，设计合理，结构简单，操作方便，适合应用于熔盐堆非能动余热排出系统特性的实验研究。附图说明图1为本专利技术组装后的整体结构示意图；图2为换热元件的结构示意图。如图1所示，1为管式立式电炉、2为鞘型换热元件、3为汽包、4为压力表、5为安全阀、6为压力传感器、7为热电偶、8为冷凝器、9为凝液测量管、10为截止阀、11为排气阀、12为快装活接。如图2所示，2-1为换热元件外套管、2-2为换热元件中间套管、2-3为换热元件中心管、2-4为换热元件的出口、2-5为换热元件的入口。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，本专利技术公开了一种用于熔盐堆非能动余热排出的单管实验装置，主要由以下部分组成：管式立式电炉1、换热元件2、汽包3、安全阀5、冷凝器8和凝液测量管9。管式立式电炉1相当于熔盐堆中的排盐罐，它是本系统的热源，其产生的热量通过换热元件2传递给载热介质水，进而使系统循环运行起来。可以通过调节管式立式电炉1炉膛内的温度来进行不同温度下的实验。换热元件2为鞘型套管式结构，它包括外层套管2-1、中间套管2-2和中心管2-3。在系统运行时，汽包3中的水通过换热元件的入口2-5进入中心管2-3中，向下流动，到达底部后向上折返，进入一个由中间套管2-2和中心管2-3嵌套形成的环形通道，向上流动，在流动过程中被持续加热，最后环形通道内的汽水混合物经过换热元件的出口2-4进入到汽包3中，完成一个小的循环。在换热元件的进口2-5和出口2-4处装有铠装热电偶，用来测定进出口处的温度；在外层套管2-1和中间套管2-2的外壁面上焊接有热电偶，用来测定这两层套管外壁面的温度。汽包3为圆柱形结构，换热元件2的入口2-5和出口2-4都在汽包3内，因此汽包内为汽水混合物。汽包3的顶部安装有压力表4，用来监测汽包3内的压力；汽包3的顶部还安装有安全阀5，用于防止汽包3中压力过高安全事故的发生；汽包3的侧面上部安装有压力传感器6，用来实时监测汽包内压力的变化。冷凝器8为水冷式冷凝器，它的冷凝管为L型换热管。汽包3中的蒸汽通过蒸汽管道进入到冷凝器8中被冷凝成水，将热量最终传递给冷凝管外侧的水。在冷凝器8的进出口处分别安装一个铠装热电偶7，用来测定该处的温度，进而计算出冷凝器的冷凝功率；在冷凝器8的进口处还安装有一个压力传感器6，用来实时监测冷凝器8入口处的压力。凝液测量管9为一个带有刻度的圆形玻璃管，可以用来测定一段时间内冷凝器8的凝水量，在测量时要将凝液测量管9下面的截止阀10关闭。使用本实验装置进行实验的具体操作方式如下：一、实验前准备工作：准备实验所用的去离子水、自来水等材料，检查实验装置各部件是否正常，尤其是装置的气密性是否良好。二、将去离子水加入到汽包3中，液位要没过换热元件出口2-5，但不要超过换热元件出口2-4；将自来水加入到冷凝器8中，使其液位达到一定的高度。三、设定管式立式电炉1的参数，将其设定到实验所需的温度，然后开始加热。当电炉的温度达到设定的温度并稳定后，打开排气阀11，将系统中的不凝性气体排出，待不凝性气体排净后关闭排气阀11，进行实验测量。四、通过调节冷凝器8中的液位、汽包3中的液位、管式立式电炉1的炉温等不同参数来研究这些参数对系统流动和换热的影响。五、实验完成后，将管式立式电炉1关闭，待系统压力下降到常压后，打开排气阀11进行放气，使系统维持在常压状态，防止系统处于真空状态，影响系统的气密性。待系统温度降至室温后，实验结束。也即本专利技术是一种用于熔盐堆非能动余热排出的单管实验装置，包括管式立式电炉、换热元件、汽包、冷凝器、连接管路；管式立式电炉用于模拟熔盐堆排盐罐中熔盐的温度变化情况；换热元件下部插入管式立式电炉中，上部与汽包连接，换热元件的进出口都位于汽包内部；换热元件是一个由两层套管组成的鞘型换热元件，包括外层套管、中间套管和中心进水管，中间套管和中心进水管之间形成一个供蒸汽流通的环形通道，中心进水管底部与该通道连通；冷凝器的入口与汽包的顶部相连接，冷凝器的出口与汽包的进水口相连接。所述熔盐堆非能动余热排出单管实验装置，还包括超压保护装置，用于防止系统运行过程中压力过高出现安全事故，该保护装置的作用主要通过一个安全阀来实现，安全阀设置在汽包的顶部。所述的换本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于熔盐堆非能动余热排出的单管实验装置，其特征在于：包括管式立式电炉、换热元件、汽包、冷凝器，所述换热元件方下部插入管式立式电炉中、上部与汽包连接，且换热元件的进出口都位于汽包内部，冷凝器的入口与汽包的顶部相连接，冷凝器的出口与汽包的进水口相连接，所述汽包的顶部还设置有安全阀和压力表、汽包的侧面设置有压力传感器。
【技术特征摘要】
1.一种用于熔盐堆非能动余热排出的单管实验装置，其特征在于：包括管式立式电炉、换热元件、汽包、冷凝器，所述换热元件方下部插入管式立式电炉中、上部与汽包连接，且换热元件的进出口都位于汽包内部，冷凝器的入口与汽包的顶部相连接，冷凝器的出口与汽包的进水口相连接，所述汽包的顶部还设置有安全阀和压力表、汽包的侧面设置有压力传感器。2.根据权利要求1所述的一种用于熔盐堆非能动余热排出的单管实验装置，其特征在于：所述换热元件是一个由两层套管组成的鞘型换热元件，其包括外层套管、中间套管和中心进水管，中间套管和中心进水管之间嵌套形成一...
【专利技术属性】
技术研发人员：阎昌琪，宋绍闯，吴祥成，孟兆明，陈凯伦，杨宗昊，遇洁，丁涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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