[發(fā)明專利]一種子通道流量取樣裝置及方法

有效

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• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108955796B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 張大林;梁禹;秋穗正;田文喜;蘇光輝;張魁
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01F15/00
• 分類號: G01F15/00
• 代理公司: 61215 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所
• 代理人: 何會俠

一種子通道流量取樣裝置，該裝置包括引壓管、取樣流道上封蓋、取樣段出口接管、圓形截面取樣流道、柔性波紋管、上腔室、上腔室出口接管、取樣流道下封蓋，取樣探頭、可視化管段以及調(diào)節(jié)裝置。其中，取樣探頭下端側(cè)面開孔焊接引壓管，用于測量內(nèi)部子通道及相鄰子通道的靜壓；圓形截面取樣流道穿過上腔室頂部通過柔性波紋管與上腔室相連；上腔室下端連接可視化管段，用于觀察校準取樣探頭位置；調(diào)節(jié)裝置可實現(xiàn)取樣探頭位置調(diào)節(jié)；取樣裝置通過可視化段與棒束試驗段相連，通過取樣段出口接管和上腔室出口接管與試驗管道系統(tǒng)相連。上述裝置整體結(jié)構簡單易加工，為棒束子通道流動特性研究提供了流量取樣方案；本發(fā)明還提供該取樣裝置的使用方法。

技術領域

本發(fā)明屬于取樣技術領域，具體涉及一種子通道流量取樣裝置及方法。

技術背景

典型的壓水堆、液態(tài)金屬反應堆、超臨界水堆等等反應堆堆芯由上百個燃料組件組成，每個燃料組件又由上百個燃料元件組成，在堆芯的初步熱工設計中，普遍采用單通道模型模擬單個組件，在單通道模型中把所要計算的通道看作是孤立的封閉的，在整個堆芯高度上不考慮與其他通道之間質(zhì)量、動量和能量的交換。為了使計算更符合實際情況，開發(fā)了更為先進的子通道模型。在子通道模型分析工作之前需要劃分子通道，子通道的劃分是人為規(guī)定的，通常把一個燃料組件內(nèi)部由相鄰幾根燃料棒圍成的冷卻劑通道作為一個子通道，組件周邊則是相鄰燃料棒和組件邊界線組成的冷卻劑通道作為一個子通道。采用子通道模型是為了使堆芯熱工計算更加精確，以便發(fā)掘反應堆的經(jīng)濟潛力。在子通道分析中需要使用精確的阻力系數(shù)模型和流量分配模型開展計算，因此需要開展大量的流動特性試驗研究。在組件流動特性試驗中，子通道的流量測量是必不可少的一個環(huán)節(jié)。本發(fā)明正是基于此開發(fā)了一種子通道流量取樣裝置及方法。現(xiàn)有的子通道流量取樣技術仍然存在一些缺點和不足，如畢托管、熱線測速儀等侵入式流速測量手段來測量流速，對組件出口流場產(chǎn)生影響，很難保證測量結(jié)果的準確度；如非接觸式測量方法PIV，僅能測量棒束間距較大不影響激光傳播且沒有繞絲的棒束組件通道，所測的試驗段模型均需經(jīng)過一定程度的簡化以配合測量設備使用，同時對試驗管道棒束材料以及試驗工質(zhì)的折射率有很高的要求，實現(xiàn)難度大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種子通道流量取樣裝置及方法，該裝置可以合理測量棒束組件出口各子通道的流量，進而為單個組件內(nèi)流動特性試驗研究提供支撐。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種子通道流量取樣裝置，所述流量取樣裝置是基于等動力學取樣原理，包括位于整個流量取樣裝置下部位置用于引出子通道流量的取樣探頭9，位于取樣探頭9內(nèi)部與取樣探頭內(nèi)管壁焊接的引壓管1；所述引壓管1由取樣探頭9內(nèi)部引出穿過圓形截面取樣流道4的取樣探頭下封蓋8，經(jīng)圓形截面取樣流道4貫穿取樣流道上封蓋2與測壓裝置相連；所述的圓形截面取樣流道4上端側(cè)面連接取樣段出口接管3，下端連接取樣探頭9；圓形截面取樣流道4及取樣探頭9穿過上腔室6頂部，與上腔室6通過柔性波紋管5相連，實現(xiàn)流量取樣裝置的密封及可移動性；上腔室6下部通過法蘭連接可視化管段10，可視化管段10用于觀察校準取樣探頭9的位置；上腔室6側(cè)面連接上腔室出口接管7，且通過頂部法蘭與調(diào)節(jié)裝置11的基座相連，實現(xiàn)整個取樣裝置的固定；所述圓形截面取樣流道4與調(diào)節(jié)裝置11的調(diào)節(jié)桿相連，配合柔性波紋管5實現(xiàn)取樣探頭9在棒束試驗段出口截面的任意位置調(diào)節(jié)；所述可視化管段10與棒束試驗段相連，取樣段出口接管3和上腔室出口接管7與整個試驗管道系統(tǒng)相連接。

所述取樣探頭9由兩端封閉的管子和薄板焊接而成，管子下端側(cè)面開孔，開孔數(shù)量與引壓管1數(shù)量相同，管子的直徑同待測棒束試驗段中棒的直徑相同，取樣探頭9流道的橫截面與待測子通道流通截面完全相同，取樣探頭的幾何結(jié)構根據(jù)待測棒束子通道幾何形狀進行設計。