【技术实现步骤摘要】
一种高温气体流动换热综合实验系统及实验方法
[0001]本专利技术涉及一种核工业应用与科研领域中的实验回路设计方案,具体涉及一种高温气体流动换热综合实验系统及实验方法。
技术介绍
[0002]实验是检验理论正确性的必需要求,通过试验为技术的发展提供了可行性依据,随着技术的不断发展,对实验设备的要求也越来越苛刻,常规的低温和常压试验已经不能满足实际需求,高温高压环境下的试验设备和回路成为新的设计目标。为了完成变物性气体工质在高温、高热流密度条件下流经带内热源的元件通道传热机理研究,需要一个先进的实验测试装置来评估候选流体工质换热特征。由于高温高压的实验伴随着很高的危险性,为了保证高温气体的实验安全,实验装置设计应充分考虑安全性、冗余性准则。
技术实现思路
[0003]为了克服上述现有技术存在的问题,本专利技术的目的是提供一种高温气体流动换热综合实验系统及实验方法,能够根据实验目的模拟核燃料元件(或部分元件)遇到的功率、流量和温度条件,用于评估各种核燃料元件的设计和制造材料,完成变物性气体工质在高温、高热流密度条件下流经带内热源的燃料元件通道传热机理研究。
[0004]为了达到上述目的,本专利技术采用的技术方案如下:
[0005]一种高温气体流动换热综合实验系统,所述实验系统包括供气系统、供气调节测量系统、试验段预热系统、试验段系统、稳压系统和尾气处理系统;
[0006]所述供气系统包括三条支路,由并联氮气瓶1组成的冷却供气支路,由并联氢气瓶2和并联氦气瓶3再并联组成的氢—氦供气支 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高温气体流动换热综合实验系统,其特征在于:所述实验系统包括供气系统、供气调节测量系统、试验段预热系统、试验段系统、稳压系统和尾气处理系统;所述供气系统包括三条支路,由并联氮气瓶(1)组成的冷却供气支路,由并联氢气瓶(2)和并联氦气瓶(3)再并联组成的氢—氦供气支路,以及由并联氮气瓶(4)和空压机(5)、空气储气罐(6)组成的空—氮供气支路;其中冷却供气支路通过氮气瓶(1)向压力容器(56)提供氮气,排出其他气体杂质,维持压力容器(56)内的实际压力高于试验段(59)内的最高气压,防止实验气体外泄,并作为环境气体起到冷却作用;氢—氦供气支路与空—氮供气支路为试验段(59)提供稳定的高压气体工质;所述供气调节测量系统包括三部分,冷却供气支路的调节测量系统由依次设置在并联氮气瓶(1)与压力容器(56)连接的管路上的第一减压阀(7)、第一截止阀(12)、第六截止阀(17)、第六流量计(36)、第七截止阀(18)、第一止回阀(40)和第一旋拧调节阀(46)组成;氢—氦供气支路的调节测量系统由依次设置在并联氢气瓶(2)后的第二减压阀(8)、第二截止阀(13)和并联氦气瓶(3)后的第三减压阀(9)、第三截止阀(14)以及氢—氦供气支路与试验段法兰(55)连接的管路上的第八截止阀(19)、第一压力传感器(30)、第二流量计(37)、第九截止阀(20)、第二止回阀(41)、第十截止阀(21)和第二旋拧调节阀(47)组成;空—氮供气支路的调节测量系统由依次设置在并联氮气瓶(4)后的第四减压阀(10)、第四截止阀(15)和空气储气罐(6)后的第五减压阀(11)、第五截止阀(16)以及空—氮供气支路与气体预热器(54)连接的管路上的第十一截止阀(22)、第二压力传感器(31)、第三流量计(38)、第十二截止阀(23)、第三止回阀(42)、截止阀第十三(24)和第三旋拧调节阀(48)组成;并联气瓶充有高压气体工质,减压阀将气体调整至实验所需参数,利用调节阀改变气体流量,气体流量由气体流量计测得;所述试验段预热系统由气体预热器(54)与试验段前端法兰(55)以及依次设置在其连接的管路上的第十四截止阀(25)、第四流量计(39)、第十五截止阀(26)、第四止回阀(43)、第十六截止阀(27)和第四旋拧调节阀(49)组成,其中气体预热器(54)进口和出口分别设置有第一热电偶(50)、第三压力传感器(32)和第二热电偶(51)、第四压力传感器(33),用于测量气体预热器(54)进出口气体温度和压力;所述试验段系统由压力容器(56)、电磁感应加热器(58)、感应线圈液体冷却装置(57)、试验段(59)以及气体冷却长管(61)组成,试验段(59)置于压力容器(56)内,分别通过试验段前端法兰(55)、试验段后端法兰(60)与前后管路连接,电磁感应加热器(58)及感应线圈液体冷却装置(57)分别对试验段(59)进行加热与冷却,将试验段(59)套在内部,并与试验段(59)直接填充有隔热材料;压力容器(56)上通过焊接方式设置有第三热电偶(52)、第五压力传感器(34),用以监测压力容器内的温压变化;所述试验段稳压系统由压力容器(56)与真空泵(63)连接管路上的第十七截止阀(28)、真空泵(63)、及真空泵(63)后的第十八截止阀(29)、第六止回阀(45)组成;实验开始前通过真空泵(63)将压力容器(56)抽真空,由冷却供气支路通过氮气瓶(1)向压力容器(56)提供氮气,调节真空泵(63)、氮气瓶(1),维持压力容器(56)内的实际压力高于试验段内的最高气压,防止实验气体外泄,并通过真空泵(63)产生稳定气流,带走因试验件加热而外散的部分热量;所述尾气处理系统由三部分组成,包括气体冷却长管(61)后段管路及依次设置在管路
上的第五止回阀(44)、第四热电偶(53)、气体冷却长管后的减压阀(62)、第六压力传感器(35)、第一阻火器(65)、第三异物遮挡装置(70)组成的第一尾气处理系统,由真空泵(63)后段管路及阻火器(66)、异物遮挡装置(69)组成的第二尾气处理系统,由异物遮挡装置(68)与压力容器(56)连接管路及依次设置在管路上的安全阀(64)、阻火器(67)组成的第三尾气处理系统;降温降压的气体分别流经第一阻火器(65)、第二阻火器(66)、第三阻火器(67)及第三异物过滤装置(70)、第二异物遮挡装置(69)、第一异物遮挡装置(68)排放至大气中。2.根据权利要求1所述的高温气体流动换热综合实验系统,其特征在于:所述试验段(59)根据实验目的不同,选用不同材质的试验件,在进行氢气对试验段(59)的腐蚀性耐久验证试验时选...
【专利技术属性】
技术研发人员:章静,肖志凯,段子勉,李彬乾,王明军,巫英伟,苏光辉,田文喜,秋穗正,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:
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