[發明專利]一種研究自然循環系統動態自反饋特性的實驗裝置和方法

有效

• 申請號: 202010564752.6
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111524619B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 彭傳新;昝元鋒;黃彥平;袁德文
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00;G21C15/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

1.一種自然循環系統動態自反饋特性的研究方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，向實驗裝置中注水，在實驗裝置內構成自然循環系統；

步驟2，通過熱源（1）、冷源（4）和流量調節裝置（8）將實驗裝置的流體溫度和流量參數調節至穩定狀態；

步驟3，根據各段流體的溫度和壓力獲得各段流體的密度ρ₁₁～ρ₁₁₀、ρ₂₁～ρ₂₇、ρ₃₁～ρ₃₃和ρ₄₁；根據各段流體的溫度、壓力和質量流速以及實驗裝置各管的結構參數獲得各段流體的摩擦阻力系數f₁₁～f₁₁₀、f₂₁～f ₂₇、f₃₁～f ₃₃和f₄₁；

自然循環系統特性如下式所示：

其中，熱源的長度為L₁、截面積為A₁、內徑為d₁；溫度上升管段的長度為L₂、截面積為A₂、內徑為d₂；上部水平管段的長度為L₃、截面積為A₃、內徑為d₃；溫度下降管段的長度為L₅、截面積為A₅、內徑為d₅；下部水平管段的長度為L₆、截面積為A₆、內徑為d₆；熱源入口管段的長度為L₇、截面積為A_7、內徑為d₇；

P為壓力測點獲得的自然循環系統的壓力；

G為自然循環系統的質量流速；

K₄、K₈和K₉分別為冷源、流量調節裝置和流量測量裝置的總阻力系數；

T₁₁～T₁₁₀為熱源上各溫度測點獲得的各段流體的溫度；

T₂₁～T₂₇為溫度上升管段上各溫度測點獲得的各段流體的溫度；

T₃₁～T₃₃為溫度下降管段上各溫度測點獲得的各段流體的溫度；

T₄₁為熱源入口管段上各溫度測點獲得的各段流體的溫度；

根據自然循環系統特性計算公式，計算獲得自然循環系統的阻力和驅動力；

步驟4，熱源功率擾動、冷源功率擾動和/或流量擾動條件下，通過按照一定的擾動幅值增加或減小相應的熱源功率、冷源功率和/或流量調節裝置的開度，實時記錄各參數，基于步驟3的分析方法實時分析自然循環系統特性，根據分析結果提取包括溫度、壓力、流量、驅動力、阻力在內的各參數，分析熱源功率擾動、冷源功率擾動和/或流量擾動條件下的自然循環系統動態自反饋特性；

采用以下實驗裝置進行試驗：沿流體流動方向依次包括熱源（1）、冷源（4）和流量調節裝置（8）；

所述熱源（1）的輸出端連接有溫度上升管段（2），溫度上升管段（2）的另一端連接至上部水平管段（3）；上部水平管段（3）的另一端連接至溫度下降管段（5）；溫度下降管段（5）的另一端連接至下部水平管段（6）；下部水平管段（6）的另一端連接至熱源入口管段（7）；熱源入口管段（7）的另一端連接至熱源（1）的輸入端；

所述上部水平管段（3）上設置冷源（4），下部水平管段（6）上設置流量調節裝置（8）；

所述熱源（1）上、溫度上升管段（2）上、溫度下降管段（5）上及熱源入口管段（7）上均設有溫度測點（10）；所述下部水平管段（6）上還設有流量測量裝置（9）；所述溫度上升管段（2）的入口端設有壓力測點（11）。