[發明專利]一種應用于高溫高壓下的矩形窄縫通道流通結構

在審

• 申請號: 202110278896.X
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112902734A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 王騰;畢勤成;嚴天宇;霍福強;劉朝暉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F28F9/22
• 分類號: F28F9/22;F24H9/00;F24H9/18
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種應用于高溫高壓下的矩形窄縫通道流通結構，屬于能源與動力工程熱工流體實驗研究技術領域，所述的矩形窄縫通道流通結構包括連接結構以及矩形窄縫通道流通結構的內部承壓結構和矩形窄縫通道流通結構的外部承壓結構。采用了一體式的焊接結構形成了并聯矩形窄縫雙通道；通過兩個窄縫內高壓流體的相互作用，確保內部承壓的可靠性；外部承壓方式選取了圓形不銹鋼套筒，替代了傳統的螺栓壓緊式的結構。本發明針對矩形窄縫通道試驗裝置，優化了傳統的流通通道結構以及承壓方式，對于研究矩形窄縫通道內的流動換熱特性以及并聯通道的流動分配和不穩定性具有重要的意義。

技術領域

本發明屬于能源與動力工程熱工流體實驗研究技術領域，具體涉及一種應用于高溫高壓條件下的矩形窄縫通道流通結構。

背景技術

矩形窄縫通道是一種結構緊湊、換熱效率高的流通通道，與常規通道相比，矩形窄縫通道有很大的寬高比，在相同的水力直徑下其傳熱面積遠高于圓形通道，因此在反應堆的堆芯、電子冷卻部件等關鍵設備里，常常用到矩形窄縫通道。由于尺度效應，窄縫通道內的傳熱特性和兩相流流動結構較常規通道有所不同，因此深入研究其流動和傳熱特性具有重要的意義。

由于矩形窄縫通道的特殊性，其流通結構的設計是一大難點。矩形結構自身承壓能力較弱，往往需要額外的承壓部件。傳統的矩形窄縫通道是用螺栓和厚重的鋼板施加在通道兩側，再加上發熱裝置和絕緣體，整個試驗結構復雜且笨重。即便如此，其承受的壓力仍十分有限。此外，傳統的矩形窄縫通道加熱方式為單側或者對側的平板導熱，這一方面使得通道的流體流通性能較差，另一方面加熱的熱效率較低。

在矩形通道的實際應用中，往往是多個通道的并聯，并聯通道間的流量分配以及流動不穩定性也是關鍵問題。針對矩形窄縫通道，傳統的設計是單個通道的疊加，相應的承壓設備也會成倍地增加。對于一體式的并聯矩形通道，國內外的專利和文獻中尚未有報道。

基于以上對矩形窄縫通道流通結構的分析，承壓方式、加熱方式、流通通道、并聯多通道的整體結構是其技術難點。因此，提供一種可以承受高溫高壓的一體式并聯矩形窄縫通道流通結構成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用于高溫高壓下的矩形窄縫通道流通結構，該結構為一體式的矩形窄縫通道，內部通過陶瓷板承壓，外部通過不銹鋼套筒承壓。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種應用于高溫高壓下的矩形窄縫通道流通結構，包括連接結構以及矩形窄縫通道流通結構的內部承壓結構和矩形窄縫通道流通結構的外部承壓結構；

所述的連接結構包括進口電極1，進口密封軸套2，進口下法蘭3，進口密封墊片4，進口上法蘭5，進口環腔7，流體進口8，進口小孔17，取壓組件18，填充陶瓷20，出口小孔21，出口環腔10，流體出口11，出口下法蘭12，出口密封墊片13，出口上法蘭14，出口密封軸套15，出口電極16；

所述的矩形窄縫通道流通結構的外部承壓結構包括不銹鋼承壓套筒6，由陶瓷組件一27，陶瓷組件二28和陶瓷組件三29三部分組成的填充陶瓷20，由固定卡套接頭30和不銹鋼棒31組成的陶瓷固定組件9；

所述的矩形窄縫通道流通結構的內部承壓結構包括位于填充陶瓷20內的陶瓷板32，對稱布置在陶瓷板32兩側的由矩形窄縫通道一25和矩形窄縫通道二26構成的矩形窄縫雙通道19，通過兩個窄縫通道內高壓流體的相互作用，在穩定條件下，依靠陶瓷板32的支撐能夠承受至少20MPa壓力的流體；

所述的進口電極1和出口電極16分別與矩形窄縫雙通道19兩端通過焊接連接，構成矩形窄縫雙通道本體；在矩形窄縫雙通道19的一端開有進口小孔17，另一端開有出口小孔21；