[發明專利]一種加熱條件下的板狀燃料元件可視化測量實驗裝置

在審

• 申請號: 202211378466.6
• 申請日: 2022-11-04
• 公開（公告）號: CN115753167A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 譚思超;袁東東;孫汝雷;寧可為;祝嘉鴻;李誠韡
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的在于提供一種加熱條件下的板狀燃料元件可視化測量實驗裝置，包括板狀燃料元件組和銅排組，所述板狀燃料元件組包括板狀燃料元件外殼、上腔室壁、下腔室壁，板狀燃料元件外殼里設置不銹鋼加熱板，不銹鋼加熱板的上端位于上腔室里，不銹鋼加熱板的下端位于下腔室里；所述銅排組包括正極銅法蘭、負極銅法蘭，正極銅法蘭通過正極銅板連接不銹鋼加熱板，負極銅法蘭通過負極銅板連接不銹鋼加熱板；板狀燃料元件外殼上端和下端分別連接進水腔和出水腔，進水腔連接進水管，出水腔連接出水管。本發明可以真正有效、高精度的進行板狀燃料元件多矩形通道的實驗研究，模擬出板狀燃料元件各通道間流動傳熱特性的影響，成本低廉，易于加工。

技術領域

本發明涉及的是一種可視化實驗裝置，具體地說是模擬加熱條件下的可視化實驗裝置。

背景技術

板狀燃料元件不同于常規的圓管通道，其內包含多個平行的矩形通道。近年來，雖然學者們針對圓管內經典的流動傳熱關聯式能否有效預測板狀燃料元件內的熱工參數進行了大量研究，但是仍未得到統一的結論。板狀燃料元件作為反應堆內的關鍵部件，其內的熱工水力特性對反應堆的安全運行和設計至關重要。然而，因為板狀燃料元件復雜的結構，學者們多數只能對單個矩形通道進行實驗研究，但是單個矩形通道無法模擬出板狀燃料元件內各矩形通道間的相互影響；盡管學者們對板狀燃料元件進行了大量的數值模擬研究，但是數值模擬結果過于保守，還需要大量的板狀燃料元件的實驗數據進行佐證，因此需要設計一種裝置可以有效模擬出板狀燃料元件多通道內的流動傳熱特性。但是板狀燃料元件不同于常規的流道，其內各矩形流道狹窄且長，各矩形通道的間隙僅為1-3mm，流道長度可達600mm，且各通道間互不相通，在加熱條件下狹小的空間內容易產生氣泡吸附在加熱板表面，且板狀燃料元件在加工組裝中易發生加工偏差以及長期使用時易發生變形彎曲，都會對板狀燃料元件的實驗數據引入誤差，因此在采用常規測量手段對其內部流動傳熱特性進行測量的同時，還需要對通道間的流體行為、各矩形通道間的加工差異、和加熱板變形彎曲率等參數進行監測。所以可將可視化測量手段應用其中，但這更增加了板狀燃料元件的設計要求。不僅要設計一種可以真正模擬板狀燃料元件多通道的本體，還需在加熱條件下對各通道內的流體行為和各燃料板的狀態進行監測，實現對板狀燃料元件內流動傳熱特性的有效、高精度的測量，從而揭示其內的流動傳熱機理，給板狀燃料元件的設計和反應堆的安全運行提供參考。

發明內容

本發明的目的在于提供可以有效、高精度的進行板狀燃料元件多矩形通道的實驗研究，模擬出板狀燃料元件各通道間流動傳熱特性影響的一種加熱條件下的板狀燃料元件可視化測量實驗裝置。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種加熱條件下的板狀燃料元件可視化測量實驗裝置，其特征是：包括板狀燃料元件組和銅排組，所述板狀燃料元件組包括板狀燃料元件外殼、上腔室壁、下腔室壁，上腔室壁固定在板狀燃料元件外殼的上方，下腔室壁固定在板狀燃料元件外殼的下方，板狀燃料元件外殼里設置不銹鋼加熱板，不銹鋼加熱板之間加入絕緣連接塊和銅連接塊從而實現串聯連接，不銹鋼加熱板的上端位于上腔室壁形成的上腔室里，不銹鋼加熱板的下端位于下腔室壁形成的下腔室里；所述銅排組包括正極銅法蘭、負極銅法蘭，正極銅法蘭通過正極銅板連接不銹鋼加熱板，負極銅法蘭通過負極銅板連接不銹鋼加熱板；板狀燃料元件外殼上端和下端分別連接進水腔和出水腔，進水腔連接進水管，出水腔連接出水管。

本發明還可以包括：

1、上腔室壁與板狀燃料元件外殼之間設置加熱板上定位板，下腔室壁與板狀燃料元件外殼之間設置加熱板下定位板，不銹鋼加熱板通過加熱板上定位板、加熱板下定位板形成相互平行的矩形通道。

2、上腔室壁頂部開設排氣孔。

3、板狀燃料元件外殼和不銹鋼加熱板側面開設用于熱電偶測量各加熱板沿流向不同位置處的溫度變化的測溫孔。

4、上腔室壁和下腔室壁采用透明材料，板狀燃料元件外殼采用耐高溫絕緣材料。