[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

本發明公開了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，可用于研究自然循環系統的復雜動態自反饋特性。通過根據自然循環系統中流體參數的變化規律特性，合理設置了溫度、壓力和流量測點，以及其簡便和有效的方式實現了自然循環系統的復雜動態自反饋特性的研究。該方法簡單可行，能夠分析和研究自然循環系統動態自反饋特性，具有實質的優點和顯著的進步。

技術領域

本發明涉及熱工技術領域，具體涉及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。

背景技術

自然循環系統是一種自組織的具有復雜動態反饋特性的系統。當自然循環系統結構確定后，堆芯熱工水力參數的變化會導致熱管段的流體溫度、壓力等產生發生變化，進而引起自燃循環系統的驅動力發生變化。自然循環系統驅動力增加或者降低后，自然循環流量隨之出現增加或者降低。自然循環系統流量變化后，又會引起自燃循環系統的其它參數發生變化。比如自然循環系統流量增加會導致堆芯出口的流體溫度下降，自然循環流速的增加會導致沿程阻力和局部阻力都增加，阻力的增加會引起自然循環流量降低。自然循環不需要泵、風機等能動設備提供動力，在核反應堆事故工況下，即便廠外電喪失，堆芯衰變熱也可以通過自然循環導出。正是因為自然循環系統的這種復雜動態反饋特性，導致其在核反應堆的應用嚴重受限。因此非常有必要開展自然循環系統的復雜動態自反饋特性進行研究，摸索其特性規律，為自然循環在核反應堆中的深入應用提供支撐。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了解決上述問題的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，可用于研究自然循環系統的復雜動態自反饋特性，為自然循環在核反應堆中的深入應用提供有效支撐。

本發明通過下述技術方案實現：

一種研究自然循環系統動態自反饋特性的實驗裝置，沿流體流動方向依次包括熱源、冷源和流量調節裝置；所述熱源的輸出端連接有溫度上升管段，溫度上升管段的另一端連接至上部水平管段；上部水平管段的另一端連接至溫度下降管段；溫度下降管段的另一端連接至下部水平管段；下部水平管段的另一端連接至熱源入口管段；熱源入口管段的另一端連接至熱源的輸出段；所述上部水平管段上設置冷源，下部水平管段上設置流量調節裝置；所述熱源上、溫度上升管段上、溫度下降管段上及熱源入口管段上均設有溫度測點；所述下部水平管段上還設有流量測量裝置；所述溫度上升管段的入口端設有壓力測點。

進一步地，所述溫度上升管段、上部水平管段、溫度下降管段、下部水平管段及熱源入口管段均為直管段。

進一步地，所述熱源上沿流體流動方向上依次分布設置N個測溫點，N為≥1的正整數；溫度上升管段上沿流體流動方向上依次分布設置M個測溫點，M為≥1的正整數；溫度下降管段上沿流體流動方向上依次分布設置n個測溫點，n為≥1的正整數；熱源入口管段上沿流體流動方向上依次分布設置m個測溫點，m為≥1的正整數。

進一步地，所述流量測量裝置設置在流量調節裝置的下游測。

進一步地，所述熱源熱源采用不銹鋼管，所述不銹鋼管通過直流電源對其進行加熱。

進一步地，所述冷源的類型包括板式換熱器、套管式換熱器、翅片式換熱器、熱管換熱器、交叉流換熱器。

進一步地，所述流量調節裝置的類型包括氣動調節閥、電動調節閥或、手動調節閥。

一種自然循環系統動態自反饋特性的研究方法，采用上述的一種研究自然循環系統動態自反饋特性的實驗裝置，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、冷源和流量調節裝置將實驗裝置將自然循環系統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；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；