[實用新型]一種可視化窄矩形自然循環系統

有效

• 申請號: 201220210349.4
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN202599639U
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 周濤;鄒文重;張蕾;蘇子威;盛程;洪德訓
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本實用新型屬于熱工水力安全領域，特別涉及一種可視化窄矩形自然循環系統。

背景技術

自然循環在工業各個領域具有重要的利用價值。比如在火電中，有自然循環鍋爐；而在核電中，則利用自然循環在嚴重事故時導出堆芯余熱、保證核反應堆的安全；特別是第三代先進反應堆AP1000更多地采用了自然循環技術。在軍事方面利用自然循環，省去了傳統的循環動力泵，能增加潛艇隱蔽性，增強其戰略意義。另外，窄矩形通道能強化傳熱，減小換熱的體積，使結構變得緊湊。因此窄矩形通道的自然循環有重要的學術和工程意義。

但是，自然循環自身形成的一些機理人們還沒有充分的了解，如欠熱沸騰起始點（ONB）、臨界熱流密度（CHF）以及通道內流型轉換等問題，這些是影響自然循環安全性的重要問題。由于自然循環是依靠自身的特點，耦合了溫度、壓力以及管道特性等因素，最終在回路中形成不需要泵等其他外在動力源的流動。由于自然循環對加熱量和流動條件十分敏感，因此各種微小的擾動因素，都可能引起自然循環的質量流量、流型等較大的波動。質量流量的改變在很大程度上會危及導出熱量的安全性，最終可能導致CHF的發生。

由于設計與加工的困難，現在研究自然循環的系統多是全封閉，沒有可視化窗口；或者是在封閉的窗口上開幾個小口以進行觀察流動現象；或者在可視化窗口的長度上遠遠小于1000mm。雖然通過其它辦法進行測量，但無法實現直接觀察，結論并不直觀和精確，會局限工程運行及科學實驗研究。

實用新型內容

本實用新型針對上述缺陷公開了一種可視化窄矩形自然循環系統。

一種可視化窄矩形自然循環系統的結構如下：預熱段、矩形通道可視化加熱段、冷凝器和渦輪流量計通過管路裝配在一起，從而形成了回路，預熱段位于該回路的底部，矩形通道可視化加熱段位于該回路的左側，冷凝器位于該回路的頂部，渦輪流量計位于該回路的右側；水箱通過第一閥門和管路與預熱段裝配在一起，氮氣瓶、第二閥門和穩壓罐通過管路裝配在一起，穩壓罐通過管路與冷凝器和渦輪流量計裝配在一起，水泵、浮子流量計和冷凝器通過管路裝配在一起；

氮氣瓶、水泵和水箱都置于地面。

所述水箱裝有去離子水。

所述預熱段呈圓柱形，預熱段中裝有8個加熱管，每個加熱管的額定功率為5kW；預熱段的加熱功率為0kW到40kW。

所述可視化窄矩形自然循環系統的最高點距離地面3.3m。

所述管路為無縫鋼管，其外徑為32mm，內徑為25mm。

所述矩形通道可視化加熱段的結構如下：鋼板、石英玻璃通過螺栓固定在一起；密封墊片、密封薄墊和加熱板三者緊密地裝配在一起，密封墊片、密封薄墊和加熱板三者均位于鋼板和石英玻璃之間；

溫控裝置敷設在鋼板上；

石英玻璃的長度為1000mm，寬度為40mm；

石英玻璃上開槽形成流動通道，其橫截面尺寸為40mm×2mm；

鋼板背面敷設有20個熱電偶，這20個熱電偶等距離分布；

鋼板外面包裹著珍珠巖材料；

螺栓上包裹著絕緣材料。

所述加熱板的長度為1000mm；所述熱電偶為鎧裝熱電偶。

所述矩形通道可視化加熱段與管路的連接處包裹著絕緣材料；

所述矩形通道可視化加熱段的加熱功率最大值為30kW。

所述水箱的容積為0.15m³；

所述氮氣瓶的型號為GB/8980；

所述穩壓罐為隔膜式氣壓罐；

所述渦輪流量計的型號是LW-10，量程為0-1200L/H；

所述浮子流量計型號為LZB-蘇制05000132。

本實用新型的有益效果為：

本實用新型解決了在一定壓力、較高溫度下的安全穩定運行難題，將可視化窗口的長度做到了1000mm，可以更全面、方便、安全的對流動現象進行觀察和記錄

本實用新型利用高速攝像儀可對流動通道內的現象進行觀察并記錄，有利于直觀、準確地握通道內的流動狀況。可實現一定壓力和較高溫度下的長期運行，系統安全可靠，有助于總體機械設備構造、工程實驗、熱工水力科學研究。

附圖說明

圖1為可視化窄矩形自然循環系統圖；

圖2為矩形通道可視化加熱段的立體圖；

圖3a為矩形通道可視化加熱段的截面圖；

圖3b為矩形通道可視化加熱段的截面放大示意圖；

圖4為熱電偶分布示意圖。

具體實施方式