[發(fā)明專(zhuān)利]用于單相和兩相立體可視化矩形窄縫實(shí)驗(yàn)裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010219540.0
• 申請(qǐng)日: 2010-07-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102313641A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐建軍;陳炳德;王小軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01M10/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M10/00;G01N11/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 劉世權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種用于單相和兩相汽泡行為與流型研究的模擬裝置，具體是一種用于單相和兩相立體可視化研究的矩形窄縫實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置能夠滿足矩形窄縫通道內(nèi)單相流態(tài)、兩相汽泡行為與流型的立體可視化研究。

背景技術(shù)

矩形窄縫結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在核反應(yīng)堆、航空航天和電子行業(yè)中的冷卻系統(tǒng)。在核反應(yīng)堆中，板型燃料元件堆芯冷卻劑通道為窄縫型矩形通道，板型燃料元件因其具有燃耗高、比功率大等特點(diǎn)而被一些推進(jìn)動(dòng)力堆、研究堆等小體積、高輸出功率密度的堆型所采用，其冷卻劑通道就是一種典型的扁平矩形窄縫通道(間隙為1～3mm)。

窄縫通道結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，促使沸騰傳熱研究向更加深入和細(xì)致的方向發(fā)展。對(duì)于窄縫通道內(nèi)單相和兩相沸騰傳熱機(jī)理及其影響因素，仍然存在眾多未知的疑問(wèn)和新現(xiàn)象。以宏觀特性為核心的傳統(tǒng)理論難以揭示單相和兩相中新的現(xiàn)象和物理機(jī)制，而窄縫內(nèi)流場(chǎng)、汽泡核化及動(dòng)力學(xué)、流型轉(zhuǎn)變等微細(xì)觀現(xiàn)象的可視化研究，有助于揭示窄縫內(nèi)單相和兩相沸騰傳熱機(jī)理。

目前，窄縫內(nèi)單相和兩相的可視化實(shí)驗(yàn)裝置是單面的，即在不銹鋼承壓體上加工矩形窄縫流道，并將電加熱元件嵌入到云母板內(nèi)，保證承壓體和電加熱元件絕緣，然后將石英玻璃平板蓋在矩形窄縫流道寬面上，通過(guò)壓緊塊將○形圈壓緊密封，形成單面直接加熱可視化實(shí)驗(yàn)裝置。該種裝置為直接加熱，需要考慮電加熱元件與實(shí)驗(yàn)裝置的絕緣問(wèn)題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)和制作非常復(fù)雜，并且由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)加熱元件與云母板之間的密封，使得加熱板底部有未流動(dòng)的工作介質(zhì)存在，熱流密度增大后，容易導(dǎo)致從加熱板底部冒出大汽泡，進(jìn)而直接影響了窄縫通道內(nèi)流動(dòng)特征。同時(shí)，上述類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)裝置只能從一面可視化觀察單相流態(tài)轉(zhuǎn)捩、汽泡和流型轉(zhuǎn)變特性，獲得二維分布規(guī)律，不能獲得汽泡立體形態(tài)、流型與矩形窄縫間隙之間的關(guān)系，以及其與液相和壁面的相互作用關(guān)系。而這些微觀信息的研究對(duì)于分析窄小流道尺度，探析窄縫通道內(nèi)相變傳遞機(jī)理具有重要的意義。

經(jīng)檢索，用于單相和兩相立體可視化研究的矩形窄縫實(shí)驗(yàn)裝置未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可用于矩形窄縫通道內(nèi)單相和兩相的立體可視化實(shí)驗(yàn)研究，以便從窄面獲得汽泡、流型與矩形窄縫間隙之間的關(guān)系，以及其與液相和壁面的相互作用關(guān)系的單相和兩相立體可視化研究的矩形窄縫實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于單相和兩相立體可視化研究的矩形窄縫實(shí)驗(yàn)裝置，包括電加熱元件、底部承壓體，其特征在于：所述立體可視化研究的矩形窄縫實(shí)驗(yàn)裝置還具有的導(dǎo)熱銅板、可視窗和熱電偶測(cè)孔；電加熱元件為方形鎧裝；導(dǎo)熱銅板的背面加工有方形刻槽，鎧裝電加熱元件嵌入方形槽內(nèi)，通過(guò)緊固板將電加熱元件壓緊，一起放入底部承壓體內(nèi)；測(cè)壓組件、進(jìn)口流體管組件和出口流體管組件通過(guò)螺紋與底部承壓體連接；導(dǎo)熱銅板的正面刻有○形密封槽，槽內(nèi)填充○形密封圈；熱電偶測(cè)孔設(shè)置在導(dǎo)熱銅板的一個(gè)側(cè)面；刻有矩形窄縫凹形流道的可視窗嵌在壓緊塊內(nèi)，通過(guò)固定螺栓將壓緊塊與底部承壓體連接；導(dǎo)熱銅板的正面與可視窗上的矩形窄縫凹形流道組成矩形窄縫封閉流道。

其附加特征在于：

所述的可視窗上的矩形窄縫凹形流道的窄縫間隙為1～3mm。

所述的熱電偶測(cè)孔具有12對(duì)，設(shè)置在導(dǎo)熱銅板的一個(gè)側(cè)面。

所述的導(dǎo)熱銅板為黃銅，其流道面粗糙度達(dá)到鏡面板以上；可視窗的透光率達(dá)95％以上。

本發(fā)明效果在于：本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的矩形窄縫凹形流道加工在可視窗上，可視窗三面精密拋光，透光率達(dá)到95％以上，保證從寬面和窄面立體可視化，獲得汽泡、流型與壁面的直觀信息；電加熱元件為方形鎧裝結(jié)構(gòu)，使電加熱元件外表面的絕緣不需要考慮與實(shí)驗(yàn)裝置的絕緣問(wèn)題，而且還有利于導(dǎo)熱銅板上熱流密度的均勻分布；可視窗與導(dǎo)熱銅板通過(guò)○形圈直接密封，確保了實(shí)驗(yàn)裝置密封問(wèn)題；在導(dǎo)熱銅板的橫截面上設(shè)有12對(duì)熱電偶，通過(guò)溫度差值兩點(diǎn)法獲得有效熱流密度，解決了兩相可視化研究中有效熱量計(jì)算難題。壓緊塊和底部承壓體采用保溫材料聚四氟乙烯，減小了熱量損失。采用本實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)矩形窄縫通道內(nèi)單相流場(chǎng)和兩相汽泡行為與流型進(jìn)行立體可視化研究，豐富和完善了窄縫通道內(nèi)微細(xì)觀傳遞機(jī)理，對(duì)于深入揭示窄小通道內(nèi)流動(dòng)和傳熱機(jī)理具有重要的意義。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的A-A截面示意圖。