[發明專利]立式湍流Taylor-Couette流流動傳熱實驗臺

有效

• 申請號: 201611269857.9
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106814101B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 王德忠;王予津;許銳;尹俊連;胡耀鈺
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N25/18
• 分類號: G01N25/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種立式湍流Taylor?Couette流流動傳熱實驗臺，包括電機臺架、試驗臺架；試驗臺架包括依次連接的帶輪模塊、扭矩儀模塊、測試段模塊；電機臺架中的電機向帶輪模塊提供動力。本發明根據實驗可對轉筒和定子的結構及尺寸進行調整，對流場出口位置及流量進行調整，以及軸向溫度梯度進行調整，從而研究不同條件下的流場傳熱特性；本發明可利用扭矩儀測試轉子組件的實時扭矩和功率消耗，并利用裝配在轉、定子壁面的T型熱電偶對流場中溫度的分布和變化進行實時測量；還可對飛輪減阻技術開展相關的實驗及研究，基于PIV對流場中不同尺度的湍流結構進行可視化實驗及研究。

技術領域

本發明涉及傳熱實驗臺，具體地，涉及立式湍流Taylor-Couette流流動傳熱實驗臺。

背景技術

大型屏蔽電機主泵的飛輪間隙流場形態屬于湍流Taylor-Couette流，但這種流動和標準的Taylor-Couette流的流場結構又有一定的差異性，主要區別在于該流動具有較高的軸向流速。這種設計是為了避免一回路水中的熱量進入到電機側，徑向軸承處的電機冷卻水被引入到飛輪下部，并由飛輪下部出口流回到外部熱交換器中，從而保證有足夠的電機冷卻水帶走飛輪間隙流場中的熱量，避免引起電機側的溫度上升。在傳熱過程中，溫度對流體粘度產生影響，在不同的轉速下，流場呈現不同的湍流形態，不同的湍流形態又會對傳熱，以及飛輪與流體之間摩擦損耗產生一定的影響。為了研究在不同流場結構、入口流量和轉速條件下，飛輪間隙流場的傳熱特性和功耗問題，需要開展相關的理論分析和實驗研究。此外，該實驗平臺可進一步針對核主泵飛輪減阻技術開展實驗研究。研究以上內容對設計用于核反應堆的屏蔽電泵有重要的工程和科學意義。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種立式Taylor-Couette流流動傳熱實驗臺。

根據本發明提供的一種立式湍流Taylor-Couette流流動傳熱實驗臺，包括電機臺架200、試驗臺架100；

試驗臺架100包括依次連接的帶輪模塊、扭矩儀模塊、測試段模塊；

電機臺架200中的電機向帶輪模塊提供動力。

優選地，所述帶輪模塊包括：主軸1、第一軸承端蓋2、深溝球軸承3、第一唇形油封4、第一鎖緊螺母5、鎖緊墊片6、軸套7、同步帶輪8、第二軸承端蓋9、帶輪基座10、第二唇形油封11、軸承端蓋螺釘12、帶輪基座；

同步帶輪8通過第一鎖緊螺母5、鎖緊墊片6以及軸套7鎖緊連接于主軸1上，電機通過同步帶輪8對主軸1進行驅動，主軸1由深溝球軸承3支撐，深溝球軸承3通過第一軸承端蓋2、第二軸承端蓋9、軸承端蓋螺釘12被固定在帶輪基座上，帶輪基座上端、下端分別有第一唇形油封4、第二唇形油封11防止用于潤滑深溝球軸承3的潤滑油泄露；

主軸1連接所述扭矩儀模塊中扭矩儀13的一端。

優選地，所述扭矩儀模塊包括：扭矩儀13、扭矩支架14、扭矩儀支座15；

扭矩儀13通過螺栓與扭矩支架14連接，扭矩支架14通過螺栓裝配在扭矩儀支座15上；

扭矩儀13的另一端連接所述測試段模塊中的測試段轉軸31。

優選地，所述測試段模塊包括定子組件、轉子組件；轉子組件、定子組件構成了同心圓環的間隙流場。

優選地，定子組件包括：導柱組件16、下圓錐滾子軸承17、下部機械密封件18、測試段下端板19、密封圈20、測試段環向端板21、測試段上端板22、上部機械密封件23、螺桿組件24、上圓錐滾子軸承25、上部機械密封出水段26、下部機械密封出水段27；