本实用新型专利技术提供的是一种含强内热源的多孔介质通道强迫对流换热实验装置。主要是由储水箱、冷却器、稳压罐、过滤器、预热器、球床实验段、汽-水分离器、冷凝-冷却器、回水槽、冷却水水箱、冷却塔通过管道连接组成，球床实验段外设置电磁感应器，冷却器与过滤器之间设置有循环水泵，冷却水水箱与冷凝-冷却器和冷却器之间设置有冷却水水泵，管道的相关位置处设置阀门或测量仪表，测量仪表与数据采集系统连接。本实用新型专利技术通过采用合适的技术和合理的设计，实现对多孔介质通道全部金属球同时加热，使之成为含强内热源的多孔介质通道，进而较真实地模拟球床水冷反应堆通道的加热情况。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及的是一种实验装置，具体地说是一种多孔介质通道强迫对流换热 实验装置，特别是一种含强内热源的多孔介质通道强迫对流换热实验装置。属于热工水力
技术介绍
世界性的能源短缺和日益显著的温室效应与环境恶化，促使人们在致力于发展大 型先进反应堆的同时，也在努力探索研制中小型反应堆以满足与日俱增的多样化能源与动 力需求，球床水冷反应堆就是其中最引人注目的堆型之一。它是将目前世界上使用最多、技 术最成熟的水冷反应堆技术与性能优异的新型球形燃料元件有机地结合起来，发展一种小 型化、模块化、长寿命反应堆，具有很高的固有安全性和防止核扩散能力，可以实现多种用 途目的，尤其是在长寿命可移动反应堆方面极具发展潜力。实验是科学研究不可缺少的重要手段，所有的理论分析或数值计算结果都需要得 到实验的验证。在球床水冷反应堆中，燃料球致密排列，充满燃料管，具有很高的体积功率 密度，构成含强内热源固体相多孔介质通道，冷却剂以很高的流速流过并与燃料球进行强 烈的热量交换，这与目前压水堆具有规则的外壁加热通道存在显著区别，因此，不能简单采 取传统的实验方法进行实验研究，急需开发新的实验与测量技术，这也是决定球床水冷反 应堆热工水力特性研究能否取得实质性进展的关键。对于含内热源多孔介质中的传热特性研究，目前开发的实验装置主要有两类一 类是以反应堆堆芯严重烧毁后形成的堆积床冷却为应用背景，采用电磁感应加热的方式 对含内热源多孔介质进行池沸腾换热实验(如=P Sch^fer, M Groll, R Kulenovic. Basic investigationson debris cooling, Nuclear Engineering and Design,2006, 236 :2104 2116 ；A Zeisberger, F Mayinger. Heat transport and void fraction in granulated debris, NuclearEngineering and Design, 2006, 236 :2117 2123 ；K Atkhen, G Berthoud. SILFIDEexperiment Coolability in a volumetrically heated debris bed, Nuclear Engineeringand Design, 2006，236 :2126 2134)。这类实验装置一般只能进行浸没式池 沸腾换热实验，而不能进行强迫流动换热实验，尤其不能进行高流速强迫流动换热实验。 另一类是以球床反应堆堆芯传热特性为应用背景，采用在球床内埋设单个或数个电加热 金属球的方法，在高流速区进行有相变或无相变强迫对流换热实验(如S. Rimkevicius, Ε· Uspuras. Experimental investigation of pebble beds thermal hydraulic characteristics,Nuclear Engineeringand Design,2008,238 :940 944，·， 肖泽军等.含内热源多孔介质的局部换热特性实验研究，核动力工程，2008，四(1) :57-60, 65)。这类实验装置的主要不足在于要求实验球尺寸比较大，功率密度低，无法应用于具有 毫米尺度的燃料球实验模拟，也难以对大量的实验球同时加热，且存在冷壁效应，因此不能 满足球床水冷反应堆发展的需要。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种真实地模拟球床水冷反应堆通道的加热情况的 强内热源多孔介质通道强迫对流换热实验装置。本技术的目的是这样实现的本技术的含强内热源的多孔介质通道强迫对流换热实验装置主要是由储水 箱、冷却器、稳压罐、过滤器、预热器、球床实验段、汽-水分离器、冷凝-冷却器、回水槽、冷 却水水箱、冷却塔通过管道连接组成，球床实验段外设置电磁感应器，冷却器与过滤器之间 设置有循环水泵，冷却水水箱与冷凝-冷却器和冷却器之间设置有冷却水水泵，管道的相 关位置处设置阀门或测量仪表，测量仪表与数据采集系统连接。本技术还可以包括1、所述电磁感应器的主体是一个用紫铜方管制成的螺旋线圈，由中频电源供电， 每匝线圈之间都留有一定的间隙。2、所述球床实验段由石英玻璃管内密实填充导磁性金属球构成，球床实验段中呈 网状布置有微细铠装热电偶，球床实验段的进出口布置有温度传感器和压力传感器。3、所述的汽-水分离器为圆柱形，由下封头、筒体和上封头构成汽-水分离器的外 壳，外壳上开有切向进汽口、出汽口和疏水口，内置带沿挡水环板和汽-水分离孔板。4、所述的冷凝-冷却器为弓形折流板换热器，主要由前水室、管程进口、壳程出 口、筒体、传热管、上支撑隔板、后水室、壳程出、下支撑隔板、管程出口组成。本技术通过采用合适的技术和合理的设计，实现对多孔介质通道全部金属球 同时加热，使之成为含强内热源的多孔介质通道，进而较真实地模拟球床水冷反应堆通道 的加热情况。本技术是一种可以进行竖直多孔介质通道强迫对流换热实验的装置，主要包 括储水箱、冷却器、稳压罐、过滤器、循环水泵、流量计、预热器、电磁感应器、球床实验段、 汽-水分离器、冷凝-冷却器、回水槽、冷却水水泵、冷却水水箱、冷却塔，以及相关的阀门、 温度、压力测量仪表和数据采集系统。所述的电磁感应器主体是一个用紫铜方管制成的螺旋线圈，由中频电源供电，并 通过合理地选择电源频率，使得电磁感应器能够对全部实验球进行比较均勻的加热，每匝 线圈之间都留有一定的间隙以便于对球床通道内的沸腾情况进行可视化观察。电磁感应器 的有效加热功率可达80kW，体积热流密度达到50MW/m3，使整个球床通道成为含强内热源的 多孔介质通道。所述的球床实验段采用石英玻璃管内密实填充导磁性金属球构成，金属球经氧化 处理，使其表面生成一层密实的氧化层，这样一方面可以阻隔相邻金属球间因导电而出现 打火或局部发热，同时也使球床的导磁性增加，进而使球床得到比较均勻的加热。球床实验 段中呈网状布置有微细铠装热电偶用于测量球床温度和实验介质温度，在实验段的进出口 布置有温度传感器和压力传感器进行温度测量和压力测量。所述的汽-水分离器为圆柱形，由下封头、筒体和上封头构成汽-水分离器的外 壳，其上开有切向进汽口、出汽口和疏水口，内置带沿挡水环板和汽-水分离孔板。使用时， 汽-水混合物沿切向从进汽口进入汽-水分离器，在离心力的作用下进行第一次汽-水分 离，湿蒸汽在向上流动的过程中，穿过孔板进行第二次分离。通过两次分离，实现对实验段出口汽-水混合物的高效分离，其中汽相通过分离器上封头的出口流向冷凝-冷却器，水相 通过分离器下封头的疏水口，经经隔离阀和自动疏水阀及疏水管流向回水槽。在汽-水分 离器的出口管道上安装有安全阀以防止系统超压。所述的冷凝-冷却器采用弓形折流板换热器，主要由前水室、管程进口、壳程出 口、筒体、传热管、上支撑隔板、后水室、壳程出口、下支撑隔板、管程出口等部分组成，用于 对实验段出口介质的冷凝或冷却。在进行单相对流换热实验时，换热器呈现水-水换热方 式；在进行沸腾换热实验时，换热器呈现冷凝换热方式。通常情况下，由于水-水换热器和本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种含强内热源的多孔介质通道强迫对流换热实验装置，其特征是主要是由储水箱、冷却器、稳压罐、过滤器、预热器、球床实验段、汽－水分离器、冷凝－冷却器、回水槽、冷却水水箱、冷却塔通过管道连接组成，球床实验段外设置电磁感应器，冷却器与过滤器之间设置有循环水泵，冷却水水箱与冷凝－冷却器和冷却器之间设置有冷却水水泵，管道的相关位置处设置阀门或测量仪表，测量仪表与数据采集系统连接。
【技术特征摘要】
1.一种含强内热源的多孔介质通道强迫对流换热实验装置，其特征是主要是由储水 箱、冷却器、稳压罐、过滤器、预热器、球床实验段、汽-水分离器、冷凝-冷却器、回水槽、冷 却水水箱、冷却塔通过管道连接组成，球床实验段外设置电磁感应器，冷却器与过滤器之间 设置有循环水泵，冷却水水箱与冷凝-冷却器和冷却器之间设置有冷却水水泵，管道的相 关位置处设置阀门或测量仪表，测量仪表与数据采集系统连接。2.根据权利要求1所述的含强内热源的多孔介质通道强迫对流换热实验装置，其特征 是所述电磁感应器的主体是一个用紫铜方管制成的螺旋线圈，由中频电源供电，每匝线圈 之间都留有一定的间隙。3.根据权利要求1或2所述的含强内热源的多孔介质通道强迫对流换热实验装置，其 特征是所述球床实验段由石英玻璃管内密实填充导磁性金属球构成，球床实验段中呈网状 布置有微细铠装热电偶，球床实验段的进出口布置有温度传感器和压力传感器。4.根据权利要求1或2所述的含强内热源的多孔介质通道强迫对流换热实验装置，其 特征是所述的汽-水分离器为圆柱形，由下封头、筒体和上封头构成汽-水分离器的外壳， 外壳上开有切向进汽口、出汽口和疏水口，内置带沿挡水环板和汽-水分离孔板。5.根据权利要求3所述的含强内热源的多孔介质通道...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙中宁，阎昌琪，孙立成，丁钢伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：实用新型
国别省市：93
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。