一种棒束通道全透明可视化实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及压力容器设备领域，具体公开了一种棒束通道全透明可视化实验装置，包括棒束通道本体（4）、设置在棒束通道本体（4）外用于卡紧棒束通道本体（4）的承压外壳（3），所述棒束通道本体（4）由透明材料制成，所述承压外壳（3）上在其四周开设有观察槽（31）。本发明专利技术的实验装置具有可承受一定内压、具有大尺寸可视窗口的棒束通道本体，实现了棒束通道全流场的可视化，解决了棒束通道可测量几何范围偏小、观察区域有限的问题；可用于进行棒束或管束的单相和两相可视化实验研究，能够实现全流场的速度场测量或两相流动过程的图形记录，能够为进一步开展棒束通道内的单相和两相流动以及局部现象的定量研究提供支持。

【技术实现步骤摘要】
一种棒束通道全透明可视化实验装置
本专利技术涉及压力容器设备领域，具体地，涉及一种棒束通道全透明可视化实验装置。
技术介绍
燃料组件是核电站的核心部件之一，在反应堆运行过程中，燃料处于不断消耗和补充供料的动态过程，提高燃料利用率、降低燃料棒的破损率、提高组件经济性和安全可靠性是世界各大核电公司和研究机构改善核电站可靠性、安全性和经济性的有效手段，如美国西屋陆续研发了OFA、VANTAGE5、VANTAGE5H、VANTAGE+、Performance+和ROBUST等燃料组件，法国法马通则开发了AFA、AFA-2G及AFA-3G、HTP-X5燃料组件。燃料组件的研发同时也是我国核电国产化的关键技术。在反应堆燃料组件的研发过程中，不断提高燃料组件热工水力性能是很重要的研究方向之一，而模拟反应堆正常运行和事故工况下的燃料组件热工水力实验是验证和评价燃料组件热工水力性能最重要的手段。由于燃料组件特有的透明棒束通道结构特点，其单相和两相流动过程都较为复杂，准确获得透明棒束通道中单相和两相的流场参数和流动现象一直是热工水力研究工作的重点。但由于棒束结构紧凑、运行参数高等因素，增加了透明棒束通道中参数测量的难度，限制了对透明棒束通道中单相和两相流动特性以及局部现象的认识。为了加深对透明棒束通道内流动过程的机理研究，一般通过常温常压下的可视化实验研究来获取不同的流场参数。可视化实验中一般在实验装置上设置有可视窗，用于在实验中测量如速度、拍摄气泡尺寸和行为等数据参数，或观察局部流动现象来研究透明棒束通道的机理过程。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种具有大尺寸可视窗口、可承受一定内压的棒束通道全透明可视化实验装置，该装置能够有效解决棒束通道可视化实验中测量几何尺寸范围偏小的问题。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种棒束通道全透明可视化实验装置，包括棒束通道本体、设置在棒束通道本体外用于卡紧棒束通道本体的承压外壳，所述棒束通道本体由透明材料制成，所述承压外壳上在其四周开设有观察槽。该观察槽的长度等于或略小于棒束通道本体长度，起点紧邻棒束通道本体入口，终点紧邻棒束通道本体出口。专利技术人在长期的实践工作中发现，棒束通道中的流场具有传递效应，即上游的现象会对下游流场产生特定影响，现有技术中的棒束通道可视窗口较小，虽然能够满足一定区域流体速度场测量和图形摄制，但可测量几何范围偏小、观察区域有限，难以同时获得测点或观察点下游的流场特性；另一方面，专利技术人还发现在两相流动工况时，棒束通道中存在特有的局部流动现象，这对棒束通道内的热工水力研究具有重要意义。因此提出了本专利技术的全透明可视化方案来获得更全面的流场信息。采用全透明的棒束通道本体，棒束通道本体由承压外壳支撑，在并在承压外壳上开设大尺寸观察槽，形成大尺寸可视窗口，观察范围大大增加，解决了棒束通道可视化实验中测量几何尺寸范围偏小的问题；棒束通道本体全部采用透明材料制成必然会影响棒束通道本体的承压，使棒束通道本体无法承受较大的内压；另外，大尺寸可视窗带来的技术难度在于可视窗的密封及透明流道的内部尺寸控制。因此现有技术中一直只在棒束通道本体局部使用透明材料以满足承压要求，一直未有全部采用透明材料的方案，而本专利技术的专利技术人提出了前述全透明方案，并设计了在棒束通道本体外设置承压外壳的方案，使全部采用透明材料制成的棒束通道本体可承受一定内压，从而提供了一个承受一定内压的大尺寸可视窗口，实现了棒束通道全流场的可视化，彻底解决了棒束通道可测量几何范围偏小、观察区域有限的问题。作为本专利技术的进一步改进，上述棒束通道全透明可视化实验装置还包括入口联箱、出口联箱和两根整流管，所述承压外壳两端各通过一根整流管分别连接入口联箱和出口联箱，且承压外壳与整流管密封连接。入口联箱及与其相连的整流管用于减弱流道入口流体的湍流程度，保证入口流动的均匀性，降低入口不稳定对下游流动的干扰；出口联箱及与其相连的整流管用于减弱流道出口两相流体的扰动，减小对上游的影响，同时收集空气，保证空气和流体顺利排出，以防堵塞流道，引起流动不稳定。进一步，所述整流管未连接承压外壳的一端安装在入口联箱或出口联箱内。进一步，所述棒束通道本体由上、下、左、右四个透明板拼接而成，四个透明板可通过粘接的方式组装在一起，通过透明板粘接组装过程控制透明棒束通道本体的内部尺寸、消除透明板间隙处的旁通漏流，同时解决大尺寸可视窗带来的可视窗的密封及透明流道的内部尺寸控制的技术难题。进一步，相邻的两个透明板相互垂直，所述棒束通道本体的截面为矩形。进一步，所述透明板内侧面设置有矩形凸台，相对的两个矩形凸台为一组，其中一组的两个矩形凸台安装在另一组的两个矩形凸台之间。本方案中，四个透明板的矩形凸台相互配合形成一个稳定的矩形流道，并通过粘接剂填充凸台间的间隙，一方面可以消除凸台处板间的间隙，避免流量旁通保证流场真实性，另一方面可在粘接过程中精确控制矩形通道的内部尺寸，将流道宽度的安装偏差控制在设计要求范围内，解决了大尺寸可视窗带来的可视窗的密封及透明流道的内部尺寸控制的技术难题。进一步，所述承压外壳包括安装在棒束通道本体外的两个第一承压板和两个第二承压板，两个第一承压板相互平行，两个第二承压板也相互平行，且第一承压板连接在两个第二承压板之间；两个第一承压板和两个第二承压板上在正对棒束通道本体的位置设置有观察槽。本方案的承压外壳结构中，四个承压板能够较好地配合，一方面将棒束通道本体卡紧，另一方面形成紧密配合，便于后续的密封。进一步，所述棒束通道本体与第一承压板之间、棒束通道本体与第二承压板、第一承压板与第二承压板之间均设置有密封圈。在本方案中，棒束通道本体与第一承压板和第二承压板间的两个大直径密封圈用于观察槽的密封；第一承压板与第二承压板之间的密封圈用于棒束通道本体的密封；通过加工表面平直度高的承压板和棒束通道本体外侧平面保证这三处密封圈的密封效果；组装过程中通过控制不同位置螺栓紧固力大小保证密封圈均匀受力，实现良好的耐压效果。本方案设计了多重密封的方案，进一步解决了大尺寸可视窗密封问题的技术难题。进一步，所述第二承压板包括承压板本体和设置在承压板本体内侧面的支撑凸台，所述第一承压板安装在支撑凸台的侧面。优选的，两个第二承压板通过螺栓固定连接。综上，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的实验装置具有可承受一定内压、具有大尺寸可视窗口的棒束通道本体，实现了棒束通道全流场的可视化，解决了棒束通道可测量几何范围偏小、观察区域有限的问题；2、本专利技术可用于进行棒束(或管束)的单相和两相可视化实验研究，能够实现全流场的速度场测量或两相流动过程的图形记录，能够为进一步开展棒束通道内的单相和两相流动以及局部现象的定量研究提供支持。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的截面图。附图中标记及相应的零部件名称：1-入口联箱；2-整流管；3-承压外壳；31-观察槽；32-第一承压板；33-第二承压板；331-承压板本体；332-支撑凸台；4-棒束通道本体；41-透明板；441-矩形凸台；5-出口联箱；6-密封圈；7-螺栓；8-螺母。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：如图1所示，一种棒束通道全透明可视化实验装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种棒束通道全透明可视化实验装置，包括棒束通道本体（4），其特征在于，还包括设置在棒束通道本体（4）外用于卡紧棒束通道本体（4）的承压外壳（3），所述棒束通道本体（4）由透明材料制成，所述承压外壳（3）上在其四周开设有观察槽（31）。

【技术特征摘要】
1.一种棒束通道全透明可视化实验装置，包括棒束通道本体（4），其特征在于，还包括设置在棒束通道本体（4）外用于卡紧棒束通道本体（4）的承压外壳（3），所述棒束通道本体（4）由透明材料制成，且所述棒束通道本体（4）由上、下、左、右四个透明板（41）粘接而成，相邻的两个透明板（41）相互垂直，棒束通道本体（4）的截面为矩形；所述承压外壳（3）上在其四周开设有观察槽（31），观察槽（31）的长度等于或略小于棒束通道本体（4）长度；所述透明板（41）内侧面设置有矩形凸台（411），相对的两个矩形凸台（411）为一组，其中一组的两个矩形凸台（411）安装在另一组的两个矩形凸台（411）之间；所述承压外壳（3）包括安装在棒束通道本体（4）外的两个第一承压板（32）和两个第二承压板（33），两个第一承压板（32）相互平行，两个第二承压板（33）也相互平行，且第一承压板（32）连接在两个第二承压板（33）之间；两个第一承压板（32）和两个第二承压板（33）上在正对棒束通道本...

【专利技术属性】
技术研发人员：张君毅，闫晓，徐建军，秦胜杰，袁德文，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51