一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置，包括板状燃料元件组和铜排组，所述板状燃料元件组包括板状燃料元件外壳、上腔室壁、下腔室壁，板状燃料元件外壳里设置不锈钢加热板，不锈钢加热板的上端位于上腔室里，不锈钢加热板的下端位于下腔室里；所述铜排组包括正极铜法兰、负极铜法兰，正极铜法兰通过正极铜板连接不锈钢加热板，负极铜法兰通过负极铜板连接不锈钢加热板；板状燃料元件外壳上端和下端分别连接进水腔和出水腔，进水腔连接进水管，出水腔连接出水管。本发明专利技术可以真正有效、高精度的进行板状燃料元件多矩形通道的实验研究，模拟出板状燃料元件各通道间流动传热特性的影响，成本低廉，易于加工。易于加工。易于加工。

【技术实现步骤摘要】
一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置


[0001]本专利技术涉及的是一种可视化实验装置，具体地说是模拟加热条件下的可视化实验装置。

技术介绍

[0002]板状燃料元件不同于常规的圆管通道，其内包含多个平行的矩形通道。近年来，虽然学者们针对圆管内经典的流动传热关联式能否有效预测板状燃料元件内的热工参数进行了大量研究，但是仍未得到统一的结论。板状燃料元件作为反应堆内的关键部件，其内的热工水力特性对反应堆的安全运行和设计至关重要。然而，因为板状燃料元件复杂的结构，学者们多数只能对单个矩形通道进行实验研究，但是单个矩形通道无法模拟出板状燃料元件内各矩形通道间的相互影响；尽管学者们对板状燃料元件进行了大量的数值模拟研究，但是数值模拟结果过于保守，还需要大量的板状燃料元件的实验数据进行佐证，因此需要设计一种装置可以有效模拟出板状燃料元件多通道内的流动传热特性。但是板状燃料元件不同于常规的流道，其内各矩形流道狭窄且长，各矩形通道的间隙仅为1
‑
3mm，流道长度可达600mm，且各通道间互不相通，在加热条件下狭小的空间内容易产生气泡吸附在加热板表面，且板状燃料元件在加工组装中易发生加工偏差以及长期使用时易发生变形弯曲，都会对板状燃料元件的实验数据引入误差，因此在采用常规测量手段对其内部流动传热特性进行测量的同时，还需要对通道间的流体行为、各矩形通道间的加工差异、和加热板变形弯曲率等参数进行监测。所以可将可视化测量手段应用其中，但这更增加了板状燃料元件的设计要求。不仅要设计一种可以真正模拟板状燃料元件多通道的本体，还需在加热条件下对各通道内的流体行为和各燃料板的状态进行监测，实现对板状燃料元件内流动传热特性的有效、高精度的测量，从而揭示其内的流动传热机理，给板状燃料元件的设计和反应堆的安全运行提供参考。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供可以有效、高精度的进行板状燃料元件多矩形通道的实验研究，模拟出板状燃料元件各通道间流动传热特性影响的一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的：
[0005]本专利技术一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置，其特征是：包括板状燃料元件组和铜排组，所述板状燃料元件组包括板状燃料元件外壳、上腔室壁、下腔室壁，上腔室壁固定在板状燃料元件外壳的上方，下腔室壁固定在板状燃料元件外壳的下方，板状燃料元件外壳里设置不锈钢加热板，不锈钢加热板之间加入绝缘连接块和铜连接块从而实现串联连接，不锈钢加热板的上端位于上腔室壁形成的上腔室里，不锈钢加热板的下端位于下腔室壁形成的下腔室里；所述铜排组包括正极铜法兰、负极铜法兰，正极铜法兰通过正极铜板连接不锈钢加热板，负极铜法兰通过负极铜板连接不锈钢加热板；板状燃料元
件外壳上端和下端分别连接进水腔和出水腔，进水腔连接进水管，出水腔连接出水管。
[0006]本专利技术还可以包括：
[0007]1、上腔室壁与板状燃料元件外壳之间设置加热板上定位板，下腔室壁与板状燃料元件外壳之间设置加热板下定位板，不锈钢加热板通过加热板上定位板、加热板下定位板形成相互平行的矩形通道。
[0008]2、上腔室壁顶部开设排气孔。
[0009]3、板状燃料元件外壳和不锈钢加热板侧面开设用于热电偶测量各加热板沿流向不同位置处的温度变化的测温孔。
[0010]4、上腔室壁和下腔室壁采用透明材料，板状燃料元件外壳采用耐高温绝缘材料。
[0011]5、所述正极铜法兰上设置正极连接槽，正极铜板的一端通过螺丝与连接槽相连，正极铜板的另一端通过螺丝与不锈钢加热板相连；负极铜法兰上设有负极连接槽，负极铜板的一端通过螺丝与负极连接槽相连，负极铜板的另一端通过螺丝与不锈钢加热板相连。
[0012]6、板状燃料元件外壳中部设置用于观测板状燃料元件各矩形通道内流体的流动特性、各矩形流道间的加工偏差和不锈钢加热板长期使用下的变形率的可视化窗口。
[0013]7、进水腔和出水腔上各设置一个热电偶。
[0014]本专利技术的优势在于：
[0015]1、本专利技术实验装置采用垂直进出口设计，并设计进水腔和出水腔，来减小进水段和出水段对板状燃料元件各矩形流道内流体的影响。
[0016]2、本专利技术的不锈钢板由直流电源加热，电源的正负极均位于本体下端，在给不锈钢加热板加热的同时，减小铜排组加载在板状燃料元件上的重量；上下腔室采用透明材料制成，使铜排组和不锈钢加热板不被遮挡，监测铜排组和不锈钢加热板连接情况，防止出现局部点接触或过热过载等现象，提高可视化范围。板状燃料元件外壳采用耐高温绝缘材料制作而成，提高实验热参数的范围。
[0017]3、本专利技术的可视化窗口由石英玻璃定制加工而成，可以观察加热条件下的板状燃料元件各矩形流道内的流体流动特性、各矩形流道间的加工偏差，同时可以实时监测各加热板在长期使用下的变形率等，同时观测入口段和出口段对流体的扰动情况。
[0018]4、本试验装置可以实现对板状燃料元件多矩形流道内流动传热特性进行实验研究，克服了国内外采用一个矩形通道模拟板状燃料元件内流动传热特性的不足。可以真正有效、高精度的进行板状燃料元件多矩形通道的实验研究，模拟出板状燃料元件各通道间流动传热特性的相互影响，成本低廉，易于加工。
附图说明
[0019]图1a为本专利技术的左视剖视图，图1b为前视剖视图；
[0020]图2a为铜法兰三维图，图2b为铜法兰和铜排板连接图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0022]结合图1a
‑
图2b，本专利技术一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量装置主要包括板状燃料元件组和铜排组。板状燃料元件组包括上腔室1
‑
1、不锈钢加热板1
‑
2、板状燃料
元件外壳1
‑
3、矩形流道1
‑
4、下腔室1
‑
5、加热板上定位板1
‑
6、加热板下定位板1
‑
7、排气孔1
‑
8、测温孔1
‑
9、可视化窗口1
‑
10、进水管1
‑
11、进水腔1
‑
12、出水管1
‑
13、出水腔1
‑
14、绝缘圈1
‑
15。其中，上腔室1
‑
1、板状燃料元件外壳1
‑
3、下腔室1
‑
5之间通过法兰机械连接，所述不锈钢加热板1
‑
2通过不锈钢上定位板1
‑
6、不锈钢下定位板1
‑
7形成多个平行的矩形通道1
‑
4，所述板状燃料元件外壳1
‑
3和不锈钢加热板1
‑
2侧面设有多个测温孔1
‑
9。用于热电偶测量各加热板沿流向不同位置处的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置，其特征是：包括板状燃料元件组和铜排组，所述板状燃料元件组包括板状燃料元件外壳、上腔室壁、下腔室壁，上腔室壁固定在板状燃料元件外壳的上方，下腔室壁固定在板状燃料元件外壳的下方，板状燃料元件外壳里设置不锈钢加热板，不锈钢加热板之间加入绝缘连接块和铜连接块从而实现串联连接，不锈钢加热板的上端位于上腔室壁形成的上腔室里，不锈钢加热板的下端位于下腔室壁形成的下腔室里；所述铜排组包括正极铜法兰、负极铜法兰，正极铜法兰通过正极铜板连接不锈钢加热板，负极铜法兰通过负极铜板连接不锈钢加热板；板状燃料元件外壳上端和下端分别连接进水腔和出水腔，进水腔连接进水管，出水腔连接出水管。2.根据权利要求1所述的一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置，其特征是：上腔室壁与板状燃料元件外壳之间设置加热板上定位板，下腔室壁与板状燃料元件外壳之间设置加热板下定位板，不锈钢加热板通过加热板上定位板、加热板下定位板形成相互平行的矩形通道。3.根据权利要求1所述的一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置，其特征是：上腔室壁顶部开设排气孔。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭思超，袁东东，孙汝雷，宁可为，祝嘉鸿，李诚韡，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：