A supercritical carbon dioxide seal and visualization test piece, including top flange, bottom flange, pressure stainless steel outer tube and visualization part, 2*2 electric heating rod bundle inserted into pressure stainless steel outer tube, 2*2 electric heating rod bundle and pressure stainless steel outer tube formed a fluid channel, visualization part is located in the middle of the test piece, by the first visualization flange, the second visualization part. Flange, transparent quartz glass square chamber and four electrically heated stainless steel tubes. The middle part of one stainless steel tube is composed of transparent quartz glass tubes. The design of the test piece can ensure the effective sealing of supercritical carbon dioxide under high pressure. At the same time, the visualization part is directly connected with the flange by transparent quartz glass square chamber. Combining with PIV technology, the flow characteristics of the whole test bundle can be measured, and the turbulent mixing coefficient and large-scale flow fluctuation law under different thermal parameters can be obtained. The fuel group of supercritical water-cooled reactor can be obtained. Thermal design and safety analysis of parts are of great significance.
【技术实现步骤摘要】
超临界二氧化碳密封及可视化试验件
本技术涉及核反应堆热工水力领域,特别地涉及一种超临界二氧化碳密封及可视化试验件。
技术介绍
超临界二氧化碳的热物性随温度和压力的变化关系与超临界水非常相似,但是其临界压力(7.38MPa,31.1℃)远低于水的临界压力(22.1MPa,374℃),因此采用超临界二氧化碳作为超临界水的替代工质,可以大幅降低试验成本和难度,现已广泛应用于超临界水冷堆(SCWR)燃料组件的热工水力试验研究中。超临界水冷堆是第四代核能系统国际论坛所选定的六种第四代新型核反应堆之一,具有热效率高、安全性好、系统结构简单及燃料利用率高等优点,是未来发展前景非常光明的堆型之一。SCWR堆芯结构异常复杂,堆芯流道狭小,燃料棒承受兆瓦级高热流密度及强烈的热核耦合。冷却剂流动特性试验研究的最大困难在于设计合理的可视化试验件结构,包括高压条件下的密封和电绝缘问题、加热管端部电极材料和结构设计、高压法兰的有效冷却以及可视化部分的密封和测量等。受限于以上原因,高压条件下流体在堆芯典型通道中的可视化流动研究异常匮乏。以往关于堆芯稠密棒束内流体的流动及湍流交混特性研究大多集中在试验段的某一部位,例如在轴向某一位置开设一个面积很小的观察孔,采用高速摄像机进行拍摄,从而得到空间分辨率有限的图片资料。近期有一些研究者采用激光多普勒测速法来测量棒束间冷却剂的流动特征,这种方法虽然有比较高的测量精度,但是只能局限在某个点,无法得到试验段内部整体流动特性。其根本原因在于可视化试验段的设计不能承受高压,只能通过减小开孔面积的方式实现,从而大大削弱了可视化测量的效果。还有一些研究者虽 ...
【技术保护点】
1.一种超临界二氧化碳密封及可视化试验件,包括顶部法兰、底部法兰、承压不锈钢外管以及可视化部分,2×2电加热棒束插入到承压不锈钢外管内,2×2电加热棒束和承压不锈钢外管之间形成流体流道,其特征在于:所述可视化部分位于所述试验件的中部,由第一可视化法兰、第二可视化法兰、透明石英玻璃方腔、四根电加热不锈钢管,其中一根电加热不锈钢管的中间部分由透明石英玻璃管构成。
【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳密封及可视化试验件,包括顶部法兰、底部法兰、承压不锈钢外管以及可视化部分,2×2电加热棒束插入到承压不锈钢外管内,2×2电加热棒束和承压不锈钢外管之间形成流体流道,其特征在于:所述可视化部分位于所述试验件的中部,由第一可视化法兰、第二可视化法兰、透明石英玻璃方腔、四根电加热不锈钢管,其中一根电加热不锈钢管的中间部分由透明石英玻璃管构成。2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳密封及可视化试验件,其特征在于:所述透明石英玻璃方腔的两个端部开有方槽,里面放置O型圈,所述第一和第二可视化法兰通过高压螺栓连接,所述O型圈受到挤压后产生形变,将超临界二氧化碳密封在所述试验件内。3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳密封及可视化试验件,其特征在于:所述透明石英玻璃方腔的壁厚为30mm。4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳密封及可视化试验件,其特征在于:所述可视化部分沿流体流动方向的长度为200mm。5.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳密封及可视化试验件,其特征在于:所述四根电加热不锈钢管在上端部通过氩弧焊与顶部不锈钢电极连接,在下部通过银钎焊与底部铜电极连接,构成所述2×2电加热棒束。6.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳密封及可视化试验件,其特征在于:在所述承压不锈钢外管上焊...
【专利技术属性】
技术研发人员:王汉,陆道纲,郭张鹏,
申请(专利权)人:华北电力大学,
类型:新型
国别省市:北京,11
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