承压试验设备制造技术

本发明专利技术公开了一种承压试验设备，其包括试验板、固定在试验板的第一侧面上的凝结腔体和固定在试验板的与第一侧面相对的第二侧面上的蒸发腔体，在凝结腔体和蒸发腔体分别与试验板形成的连接位置处设置复合密封隔热垫，复合密封隔热垫由具有U型截面的密封圈和低导热系数的垫片组成，垫片布置在密封圈的U型槽内，U型槽的开口朝向承压试验设备外。

Pressure test equipment

The invention discloses a pressure test equipment, including testing board, fixed on the first side of the test plate on the condensation cavity and the evaporation cavity is fixed on the test board and the first side of the second opposite sides of the condensation cavity and the evaporation cavity respectively and test plate to form a composite sealing pad set connection position composite insulation pad is composed of seal, gasket sealing ring with U type section and low thermal conductivity, the gasket arranged in U groove sealing ring inside the opening towards the pressure test equipment U groove outside.

【技术实现步骤摘要】
承压试验设备
本专利技术总地涉及热工水力试验研究领域，更具体地涉及承压试验设备，该承压试验设备能够用于在试验壁面的两侧分别模拟高温高湿混合气体的凝结和常压高湿气流与水膜的逆对流两相流动及换热，以便准确获取安全壳两侧的传热传质特性和流动特性。
技术介绍
压水堆核电站安全壳的一种技术路线是选用非能动型安全壳，其工作原理是：在事故条件下，当破口喷放的高温水蒸汽与壳内空气掺混并升压后，该蒸汽在温度较低的钢制安全壳的壁面上发生凝结，热量因此被传递到安全壳上，而安全壳又以热传导的形式向外界传热，从安全壳传出的热量经由在安全壳外侧铺展的水膜与空气的逆对流导致的蒸发而被散入大气环境中。因此，安全壳及其壳壁内侧进行的高温高湿混合气体凝结和壳壁外侧进行的常压高湿气流与水膜逆对流的流动和换热特性决定了核电事故时非能动型安全壳对堆芯余热的热量导出能力。为确保核电事故安全，需要进行核电事故安全评估，安全壳的壁面耦合传热与流动的规律是关键因素之一，需要开展相关的研究工作。在非能动型安全壳的研发方面，美国西屋电气公司曾开展用于安全壳综合物理现象研究的试验平台（LST）以及单效试验平台，其中LST试验重点关注非能动型安全壳对事故的整体响应特性，其缺点是不能准确描述每个物理现象的作用，而单效试验只能描述一个现象，其缺点是边界特性较难模拟，产生不利的边界效应和对边界条件模糊化，西屋电气公司委托的冷凝试验装置只适用于常压环境，与核电事故时的参数相差较大。在《原子能科学技术》2013年第11期中公开一篇论文，其主题为“非能动安全壳冷却系统外侧辐射换热与自然对流研究”，作者是郭建娣和韩伟实。该论文提及建立1:10的二维钢制安全壳外侧辐射换热和自然对流模型，并利用流体计算软件对钢制安全壳外侧流场（即蒸发换热以及辐射换热和自然对流过程）进行计算，得到了完整流道下的速度流场、钢制安全壳上封头顶部的空气速度矢量图,并得出钢制安全壳上封头顶部存在空气滞留区的结论。该论文没有涉及对安全壳内侧流场的模拟及分析，也没有提及相应的试验设备。因此，期望提供一种承压试验设备，以便能够准确获取安全壳两侧的传热传质特性和流动特性，包括蒸汽的凝结形态与流动行为、混合气体对流凝结换热规律、蒸发水膜的流动行为及其受逆对流空气的作用、水膜蒸发换热规律以及水膜与空气的逆对流作用的压力损失规律。
技术实现思路
为了实现上述目的，本专利技术提供一种承压试验设备，该承压试验设备实现了蒸发和凝结耦合作用下的热量和质量输运过程，产生了事故条件下固有的边界条件，从而能够准确获取安全壳两侧的传热传质特性和流动特性。该承压试验设备包括试验板、固定在所述试验板的第一侧面上的凝结腔体和固定在所述试验板的与所述第一侧面相对的第二侧面上的蒸发腔体，其中：在凝结腔体和蒸发腔体分别与试验板形成的连接位置处设置复合密封隔热垫，所述复合密封隔热垫由具有U型截面的密封圈和低导热系数的垫片组成，所述垫片布置在所述密封圈的U型槽内，所述U型槽的开口朝向所述承压试验设备外。作为本专利技术的进一步发展，所述试验板的第一侧面和第二侧面的每一个分别设置多个埋置热电偶的短槽和长槽,每个槽中都埋置一对间隔开的热电偶，所述短槽从每个侧面的相对边缘延伸到该侧面的中心，而所述长槽则从每个侧面的相对边缘延伸超过该侧面的中心。优选地，间隔预设距离的一个短槽和一个长槽形成一个槽对，多个槽对沿着气流方向被交替地布置在每个侧面的相对两侧上，彼此间隔相同的距离，使得沿着所述气流方向，每个侧面上的热电偶被布置成大致W型。附图说明参考附图，下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的承压试验设备平面示意图；图2为图1所示的承压试验设备的立体示意图；图3为图1所示的承压试验设备的实施例的部分区段的立体示意图；图4为根据本专利技术的一个实施例的密封隔热垫的立体示意图；图5为根据本专利技术的一个实施例的试验板的面对凝结腔体的一侧的热电偶布置示意图；图6为图5所示的试验板的部分区段立体示意图；图7a-7b为根据本专利技术的一个实施例的布水器的示意图；图8为根据本专利技术的一个实施例的整流器的截面示意图；图9a-9b为根据本专利技术的一个实施例的液膜探针布置示意图；以及图10为根据现有技术的密封隔热结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的实施方式作进一步详细的描述，其中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。参考图1，由附图标记1总地代表承压试验设备的一个优选实施例。在该实施例中，承压试验设备1包括试验板11、固定在试验板11的第一侧面111（见图3）上的凝结腔体12和固定在试验板11的与第一侧面111相对的第二侧面112（见图3）上的蒸发腔体13。优选地，如图1所示，承压试验设备1在进出口两侧均为减缩结构，以便消除气流上游发展的边界层对下游气流均匀性的影响。凝结腔体12和蒸发腔体13优选均由碳钢或不锈钢材料制成，而试验板11则由与核电站安全壳相同的材料制成，例如特定规格的钢板。当腔体由碳钢制成时，需要进行整体镀锌处理，避免实验装置被气流腐蚀。参见图2和图3，凝结腔体12包括第一、第二和第三侧壁121、122和123，开口朝向试验板11的第一侧面111，其中，第一侧壁121平行于试验板11的第一侧面111，而第二侧壁122和第三侧壁123都垂直于试验板11的第一侧面111。第一、第二、第三侧壁121、122、123与试验板11一起围成大致矩形的凝结腔室。在第二侧壁122上形成第一连接板124，在第三侧壁123上形成第二连接板125，第一和第二连接板124、125平行于试验板11的第一侧面111并分别从第二和第三侧壁122、123向外延伸。蒸发腔体13的结构类似于凝结腔体12的上述结构，同样包括三个侧壁，并且开口朝向试验板11的第二侧面112，这三个侧壁与试验板11一起围成大致矩形的蒸发腔室。在与试验板11的第二侧面112垂直的两个侧壁上也分别形成连接板，并且这两个连接板与凝结腔体12的第一和第二连接板124、125分别配对，以允许螺栓16延伸穿过对应的连接板，从而将凝结腔体1、试验板11和蒸发腔体13固定在一起。当然，在其它实施例中，凝结腔体12和蒸发腔体13与试验板11之间也可以通过其它方式固定到一起，而不限于螺栓。在凝结腔体12和试验板11之间设有第一密封隔热垫14，而在蒸发腔体13和试验板11之间设置第二密封隔热垫15。第一和第二密封隔热垫14，15均为复合隔热垫。如图3所示，作为一个示例，复合隔热垫14由整体加工成U型截面的密封圈141和低导热系数的垫片142组成，该垫片142布置在U型槽内，U型槽的开口朝向承压试验设备外。密封圈141优选地由聚四氟乙烯制成，而垫片142可以由多孔结构气凝胶制成。第二密封隔热垫15可以采用与第一密封隔热垫14完全相同的结构。这样的复合隔热垫实现了有效隔热和避免了水汽通过气凝胶外漏和隔热失效，从而能够有效阻止热量从试验板11的密封位置散失，使得试验板11的第一侧面111和第二侧面112的表面温度不会发生失真。图4显示了第一密封隔热垫14的立体示意图。该第一密封隔热垫14为大致矩形形状，中间形成矩形开口，用于容纳试验板11的第一侧面111。继续参考图3，试验板11在分别靠近凝结腔体12的第二侧壁122和第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种承压试验设备，其包括试验板、固定在所述试验板的第一侧面上的凝结腔体和固定在所述试验板的与所述第一侧面相对的第二侧面上的蒸发腔体，其特征在于，在所述凝结腔体和蒸发腔体分别与所述试验板形成的连接位置处设置复合密封隔热垫，所述复合密封隔热垫由具有U型截面的密封圈和低导热系数的垫片组成，所述垫片布置在所述密封圈的U型槽内，所述U型槽的开口朝向所述承压试验设备外。

【技术特征摘要】
1.一种承压试验设备，其包括试验板、固定在所述试验板的第一侧面上的凝结腔体和固定在所述试验板的与所述第一侧面相对的第二侧面上的蒸发腔体，其特征在于，在所述凝结腔体和蒸发腔体分别与所述试验板形成的连接位置处设置复合密封隔热垫，所述复合密封隔热垫由具有U型截面的密封圈和低导热系数的垫片组成，所述垫片布置在所述密封圈的U型槽内，所述U型槽的开口朝向所述承压试验设备外。2.根据权利要求1所述的承压试验设备，其特征在于，所述试验板的第一侧面和第二侧面的每一个分别设置多个埋置热电偶的短槽和长槽,每个槽中都埋置一对间隔开的热电偶，所述短槽从每个侧面的相对边缘延伸到该侧面的中心，而所述长槽则从每个侧面的相对边缘延伸超过该侧面的中心。3.根据权利要求2所述的承压试验设备，其特征在于，间隔预设距离的一个短槽和一个长槽形成一个槽对，多个槽对沿着气流方向被交替地布置在每个侧面的相对两侧上，彼此间隔相同的距离，使得沿着所述气流方向，每个侧面上的热电偶被布置成大致W型。4.根据权利要求1-3的任一项所述的承压试验设备，其特征在于，所述蒸发腔体包括布置在其中并且靠近其入口的布水器，所述布水器布置在所述试验板的第二侧面上，所述布水器包括挡风板和溢流板，其中，所述挡风板罩在所述溢流板上，以及所述溢流板与所述试验板的第二侧面形成5-20°的倾角。5.根据权利要求4所述的承压试验设备，其特征在于，所述溢流板在其顶部形成锯齿形状，以形成锯齿形溢流口。6.根据权利要求4所述的承压试验设备，其特征在于，所述溢流板的表面涂有亲水涂层。7.根据权利要求1-3任一项所述的承压试验设备，其特征在于，所述蒸发腔体还包括整流器、用于获得水膜形态的装置、水膜厚度测量装置以及冷却水收集和引出装置。8.根据权利要求1-3任一项所述的承压试验设备，其特征在于，所述凝结腔体包括整流器、用于获得凝结液形态和流动形态的装置以及凝结液收集和引出装置。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成，杨林，李慧慧，张子扬，杜王芳，
申请(专利权)人：国核华清北京核电技术研发中心有限公司，国家核电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11