[實用新型]一種進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置

有效

• 申請號: 201720889956.0
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN207097467U
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 李淞;李海;崔超;周志偉;廖子玉;馬爽;張培升;馬勇哲;陳啟董;徐西安
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G21C15/12
• 分類號: G21C15/12;G21C15/16;G21C15/28;G21C17/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及快中子反應堆中輻照組件設計試驗的臺架裝置，具體涉及一種進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置。

背景技術

高溫氣隙傳熱特性試驗是快中子反應堆中進行輻照組件設計時確定組件中間隙尺寸必須進行的一項工作。快中子反應堆中的輻照組件工作環境為液態鈉環境，由于液態鈉試驗臺架比較復雜，所以在確定氣體間隙實際尺寸時通常在水臺架上進行。

傳統的氣隙傳熱特性試驗裝置采用與輻照組件一樣的尺寸在水冷卻回路上進行實驗，但是由于外側冷卻劑水的沸點和中心加熱棒的熔點的限值，使得常規的氣隙傳熱特性試驗裝置只能在較低溫度條件下(氣隙內側溫度約400℃)進行實驗，在高溫條件下(氣隙內側溫度約640℃)的氣隙傳熱特性試驗無法進行。如果繼續采用傳統的氣隙傳熱特性試驗裝置進行試驗，則需要將冷卻流體由水變更為液態鈉。

如果使用液態鈉冷卻的氣隙傳熱特性試驗裝置，則需要配套建設鈉回路，使得試驗的經濟性下降。同時，由于冷卻劑鈉極容易與水、空氣等發生劇烈反應，所以在試驗時比使用水冷卻試驗裝置要更注重安全性。在平時維護方面，鈉試驗回路需要用惰性氣體進行隔絕，并需要特殊的裝置進行清洗等，不如水冷卻試驗裝置維護方便。也就是說，使用鈉臺架進行該試驗，經濟性、安全性上將比使用水臺架進行試驗要差，同時鈉試驗臺架可維護性較差。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種能夠使用水試驗臺架進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置。

本實用新型的技術方案如下：一種進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置，包括間隙傳熱裝置本體、真空系統、冷卻劑水回路和電控系統，所述的間隙傳熱裝置本體包括加熱元件，在加熱元件外設有傳熱套筒，傳熱套筒外設有水回路套筒，水回路套筒連接冷卻劑水回路，其中，所述的傳熱套筒共有三層，三層傳熱套筒之間形成兩層傳熱氣隙，外層傳熱氣隙用于控制溫度，使溫度達到試驗條件，內層傳熱氣隙為試驗區域。

進一步，如上所述的進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置，其中，所述的三層傳熱套筒的內層為銅材質，中間層和外層為不銹鋼材質。

進一步，如上所述的進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置，其中，所述的三層傳熱套筒的內層厚度為8mm～15mm，中間層厚度為4mm～10mm，外層厚度為5mm～7mm。

進一步，如上所述的進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置，其中，所述的內層傳熱氣隙厚度為0.02mm～0.5mm，外層傳熱氣隙厚度為0.5mm～3mm。

進一步，如上所述的進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置，其中，所述的真空系統包括真空泵和氦氣瓶，真空系統分別與兩層傳熱氣隙連接，對傳熱氣隙進行抽真空和充氦。

進一步，如上所述的進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置，其中，在兩層傳熱氣隙內以及加熱元件表面設置若干熱電偶用于溫度監測，熱電偶與電控系統的數據采集模塊相連接。

進一步，如上所述的進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置，其中，所述的間隙傳熱裝置本體通過安裝法蘭固定在支承座上，并通過O型圈和密封膠進行密封。

進一步，如上所述的進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置，其中，所述的加熱元件為圓柱形的電加熱棒。

本實用新型的有益效果如下：本實用新型采用雙層氣隙的設計，通過外側氣隙保證內側試驗氣隙達到試驗所需的線功率和兩側溫差，這是采用傳統的水冷卻的氣隙傳熱特性試驗裝置無法達到的。與理論上可以達到同樣效果的液態鈉冷卻的氣隙傳熱特性試驗裝置相比，本實用新型中采用的裝置可以沿用傳統的水冷卻的氣隙傳熱特性試驗裝置的主體結構，在試驗氣隙外側增加調溫氣隙，可以采用類似的水臺架回路進行實驗，其經濟性、安全性和可維護性都優于使用液態鈉冷卻的氣隙傳熱特性試驗裝置。

附圖說明

圖1為本實用新型具體實施例中間隙傳熱裝置本體的結構示意圖；

圖2為為本實用新型具體實施例中試驗段的原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。

本實用新型所提供的進行高溫氣隙傳熱特性試驗研究的裝置包括間隙傳熱裝置本體、實驗臺架、真空系統、冷卻劑水回路和電控系統等設備。其中，真空系統用于對間隙傳熱裝置進行抽真空充氦，主要由真空機械泵、He氣瓶、壓力表等構成，冷卻劑水回路用于帶走間隙傳熱裝置本體的熱量，穩定裝置溫度。電控系統負責電氣控制和監測溫度，并設有溫度預警功能，對超高溫進行報警，保護試驗人員和裝置的安全。