一种非能动余热排出循环性能测试方法技术

本分案申请涉及一种非能动余热排出循环性能测试方法。本方法中的测试系统包括余热排出循环模拟系统、过饱和压力系统，余热排出循环模拟系统包括堆内热源模拟模块、堆外散热模块，堆内热源模拟模块、堆外散热模块通过管路连通并构成循环测试回路，过饱和压力系统使得该测试系统内压力超过循环液体在测试温度下的饱和蒸汽压。本发明专利技术中堆内热源模拟模块用于模拟实际核反应堆内的热源，通过监测循环测试回路中的循环液体的体积流量、堆内热源模拟模块进、出口端温度，堆外散热模块进、出口端温度，从而可以获得余热排出循环模拟系统的性能，通过上述性能测试结果即可以对实际中核反应堆所配置的余热排出循环系统在事故时的性能做出验证。

【技术实现步骤摘要】
一种非能动余热排出循环性能测试方法本申请为申请号201610624091.5、申请日2016年08月02日、专利技术名称“一种非能动余热排出循环性能测试系统以及测试方法”的分案申请。
本专利技术属于核反应堆
，具体是涉及一种非能动余热排出循环性能测试方法。
技术介绍
核能是一种清洁、经济的能源，通常情况下很安全，一旦发生事故，将是灾难性的。为了提高反应堆固有安全性，降低事故时堆芯熔毁概率，第三代核能应用引入一种非能动余热排出循环系统，该系统在无外界动力源的情况下，通过回路中建立的自然循环将堆内的热量排出，以保证反应堆安全。非能动余热排出循环系统性能受堆内热源与堆外冷源温差、堆外换热器散热功率、系统管路阻力、堆内热源中心与堆外冷源中心位差等因素影响。目前非能动余热排出循环性能研究只有数值模拟、理论分析，没有测试系统对其性能进行测试验证。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种非能动余热排出循环性能测试方法。本专利技术能够模拟测试核反应堆事故时非能动余热排出循环系统的性能。为了实现本专利技术的目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种非能动余热排出循环性能测试方法，该方法中的测试系统包括余热排出循环模拟系统、过饱和压力系统，其中所述余热排出循环模拟系统包括堆内热源模拟模块、堆外散热模块，所述堆内热源模拟模块、堆外散热模块通过管路连通并构成循环测试回路，所述过饱和压力系统使得该测试系统内压力超过循环液体在测试温度下的饱和蒸汽压；所述堆内热源模拟模块包括压力储罐以及对压力储罐内液体进行加热的电加热器，所述堆外散热模块包括换热器；所述压力储罐出口端与所述换热器进口端连通、所述换热器出口端与所述压力储罐进口端连通构成所述循环测试回路；所述过饱和压力系统包括稳压罐，所述稳压罐与所述压力储罐进口端连通；所述循环测试回路由依次连接的左管路、上管路、右管路、下管路构成，其中所述左管路、右管路沿竖直方向布置，所述上管路、下管路沿水平方向布置；所述压力储罐连接于左管路中，所述换热器连接于右管路中，所述压力储罐安装高度低于所述换热器，所述压力储罐内热源中心、换热器散热中心之间的高度差根据实际中反应堆内热源中心与反应堆外散热中心之间的高度差确定；所述换热器为管式换热器、片式换热器、板翅式换热器、管翅式换热器中的一种，所述换热器通过冷水换热或通过空气换热；所述左管路上设有用于测量压力储罐进口端压力的第一测压元件、用于测量压力储罐进口端温度的第一测温元件、用于测量压力储罐出口端压力的第二测压元件、用于测量压力储罐出口端温度的第二测温元件；所述右管路上设有用于测量换热器进口端压力的第三测压元件、用于测量换热器进口端温度的第三测温元件、用于测量换热器出口端压力的第四测压元件、用于测量换热器出口端温度的第四测温元件；所述上管路上设有第一阻力阀，所述第一阻力阀的进口端设有第五测压元件，所述第一阻力阀的出口端设有第六测压元件；所述下管路上设有第二阻力阀、流量阀，所述第二阻力阀的进口端设有第七测压元件，所述第二阻力阀的出口端设有第八测压元件；所述左管路高位处设有第一排气阀、第一安全阀；所述稳压罐与所述压力储罐进口端之间设有连通阀，所述稳压罐进口端设有充液阀，所述稳压罐顶部设有加压阀、第二排气阀、第二安全阀，所述稳压罐旁侧设有用于测量稳压罐内液位高度的液位计；该测试方法包括如下步骤：S1、测试前准备：打开所述第一排气阀、连通阀、第一阻力阀、第二阻力阀、第二排气阀，通过充液阀给余热排出循环模拟系统、压力储罐进行充水，直到水从第一排气阀、第二排气阀处溢出，打开电加热器给压力储罐内的水缓慢加热，使水在循环测试回路中建立循环；同时监测压力储罐出口端的温度，通过调节电加热器的加热功率控制压力储罐出口端温度不超过85℃，直到余热排出循环模拟系统内没有气体析出为止，在此过程中，继续通过充液阀给余热排出循环模拟系统补水；接着关闭第一排气阀、连通阀、电加热器，打开充液阀，使稳压罐内的水从充液阀排出部分，再关闭充液阀、第二排气阀，打开加压阀、连通阀，通过所述加压阀给测试系统加压至超过水在测试温度下的饱和蒸汽压；S2、测试进行：打开所述电加热器给水加热使得余热排出循环模拟系统建立循环，通过调节所述电加热器的加热功率使压力储罐内水温缓慢上升至设定的测试温度，此过程中需要监测测试系统中各测温点、测压点的数值变化，所述测温点的数值分别由所述第一测温元件、第二测温元件、第三测温元件、第四测温元件测得，所述测压点的数值分别由所述第一测压元件、第二测压元件、第三测压元件、第四测压元件、第五测压元件、第六测压元件、第七测压元件、第八测压元件测得；当压力储罐内水温达到测试温度后，测试系统稳定10分钟以上，等时间间隔记录所述各测温点、测压点的数值以及对应循环液体的体积流量数值；S3、测试结束：关闭电加热器，第一阻力阀、第二阻力阀全开，保持测试系统中循环测试回路畅通，待压力储罐内水温降到80℃以下，打开第二排气阀将测试系统泄压至常压，再打开第一排气阀，通过充液阀把测试系统内水排净，试验结束。进一步的技术方案，若需要多个工况下的测试数据则在所述S2步骤的基础上通过调节第一阻力阀、第二阻力阀的开度，改变循环测试回路的阻力，待测试系统重新稳定10分钟以上，等时间间隔记录在该工况下各测温点、测压点的数值以及对应循环液体的体积流量数值即可。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术所述堆内热源模拟模块用于模拟实际核反应堆内的热源，所述堆内热源模拟模块与所述堆外散热模块共同构成非能动余热排出循环测试系统，通过监测循环测试回路中的循环液体的体积流量、堆内热源模拟模块进、出口端温度，堆外散热模块进、出口端温度，从而可以获得余热排出循环模拟系统的性能，比如：所述堆外散热模块的换热性能，余热排出循环模拟系统的自然循环驱动力P以及在该自然循环驱动力下P余热排出循环模拟系统能够克服的循环阻力ΔP。所述过饱和压力系统可以防止所述循环液体发生相变(气化)，确保测试结果的准确性、可靠性。所述测试温度即为堆内热源温度。通过上述性能测试结果即可以对实际中核反应堆所配置的余热排出循环系统在事故时的性能做出验证。(2)本专利技术通过电加热器对所述压力储罐内的循环液体进行加热以模拟实际核反应堆中的热源，所述循环液体加热后经所述换热器进行换热降温并返回至所述压力储罐内。通过对所述稳压罐加压可以使得整个测试系统内的压力超过循环液体(水)在测试温度下的饱和蒸汽压，稳压罐加压的方式可以是：向稳压罐内注入稳定性好的高压气体，比如氮气、空气等。本专利技术测试系统可以在压力不大于25MPa，循环液体温度不高于350℃工况下稳定工作。(3)本专利技术所述循环测试回路的设置方式利于循环液体在所述循环测试回路中建立循环，并使得测试过程顺利进行。本专利技术中所述循环液体被加热后密度减小并向压力储罐上方的出口端运动至所述换热器中，再由所述换热器换热降温后循环返回至所述压力储罐中，所述循环液体的流动无需外加驱动力。(4)本专利技术为了测量得到所述压力储罐、换热器的进口端、出口端的压力，所述压力储罐、换热器的进口端、出口端的温度，所述循环液体的体积流量，相应设置了测压元件、测温元件以及流量计；通过所述第一阻力阀、第二阻力阀可以用于改变整个循环测试回路中的阻力，以便于获得不同工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非能动余热排出循环性能测试方法，其特征在于：该方法中的测试系统包括余热排出循环模拟系统、过饱和压力系统，其中所述余热排出循环模拟系统包括堆内热源模拟模块、堆外散热模块，所述堆内热源模拟模块、堆外散热模块通过管路连通并构成循环测试回路，所述过饱和压力系统使得该测试系统内压力超过循环液体在测试温度下的饱和蒸汽压；所述堆内热源模拟模块包括压力储罐(9)以及对压力储罐(9)内液体进行加热的电加热器(12)，所述堆外散热模块包括换热器(20)；所述压力储罐(9)出口端与所述换热器(20)进口端连通、所述换热器(20)出口端与所述压力储罐(9)进口端连通构成所述循环测试回路；所述过饱和压力系统包括稳压罐(1)，所述稳压罐(1)与所述压力储罐(9)进口端连通；所述循环测试回路由依次连接的左管路、上管路、右管路、下管路构成，其中所述左管路、右管路沿竖直方向布置，所述上管路、下管路沿水平方向布置；所述压力储罐(9)连接于左管路中，所述换热器(20)连接于右管路中，所述压力储罐(9)安装高度低于所述换热器(20)，所述压力储罐(9)内热源中心、换热器(20)散热中心之间的高度差根据实际中反应堆内热源中心与反应堆外散热中心之间的高度差确定；所述换热器(20)为管式换热器、片式换热器、板翅式换热器、管翅式换热器中的一种，所述换热器(20)通过冷水换热或通过空气换热；所述左管路上设有用于测量压力储罐(9)进口端压力的第一测压元件(11)、用于测量压力储罐(9)进口端温度的第一测温元件(8)、用于测量压力储罐(9)出口端压力的第二测压元件(13)、用于测量压力储罐(9)出口端温度的第二测温元件(10)；所述右管路上设有用于测量换热器(20)进口端压力的第三测压元件(19)、用于测量换热器(20)进口端温度的第三测温元件(22)、用于测量换热器(20)出口端压力的第四测压元件(21)、用于测量换热器(20)出口端温度的第四测温元件(23)；所述上管路上设有第一阻力阀(17)，所述第一阻力阀(17)的进口端设有第五测压元件(16)，所述第一阻力阀(17)的出口端设有第六测压元件(18)；所述下管路上设有第二阻力阀(25)、流量阀(24)，所述第二阻力阀(25)的进口端设有第七测压元件(26)，所述第二阻力阀(25)的出口端设有第八测压元件(27)；所述左管路高位处设有第一排气阀(14)、第一安全阀(15)；所述稳压罐(1)与所述压力储罐(9)进口端之间设有连通阀(7)，所述稳压罐(1)进口端设有充液阀(6)，所述稳压罐(1)顶部设有加压阀(3)、第二排气阀(4)、第二安全阀(5)，所述稳压罐(1)旁侧设有用于测量稳压罐(1)内液位高度的液位计(2)；该测试方法包括如下步骤：S1、测试前准备：打开所述第一排气阀(14)、连通阀(7)、第一阻力阀(17)、第二阻力阀(25)、第二排气阀(4)，通过充液阀(6)给余热排出循环模拟系统、压力储罐(1)进行充水，直到水从第一排气阀(14)、第二排气阀(4)处溢出，打开电加热器(12)给压力储罐(9)内的水缓慢加热，使水在循环测试回路中建立循环；同时监测压力储罐(9)出口端的温度，通过调节电加热器(12)的加热功率控制压力储罐(9)出口端温度不超过85℃，直到余热排出循环模拟系统内没有气体析出为止，在此过程中，继续通过充液阀(6)给余热排出循环模拟系统补水；接着关闭第一排气阀(14)、连通阀(7)、电加热器(12)，打开充液阀(6)，使稳压罐(1)内的水从充液阀(6)排出部分，再关闭充液阀(6)、第二排气阀(4)，打开加压阀(3)、连通阀(7)，通过所述加压阀(3)给测试系统加压至超过水在测试温度下的饱和蒸汽压；S2、测试进行：打开所述电加热器(12)给水加热使得余热排出循环模拟系统建立循环，通过调节所述电加热器(12)的加热功率使压力储罐(9)内水温缓慢上升至设定的测试温度，此过程中需要监测测试系统中各测温点、测压点的数值变化，所述测温点的数值分别由所述第一测温元件(8)、第二测温元件(10)、第三测温元件(22)、第四测温元件(23)测得，所述测压点的数值分别由所述第一测压元件(11)、第二测压元件(13)、第三测压元件(19)、第四测压元件(21)、第五测压元件(16)、第六测压元件(18)、第七测压元件(26)、第八测压元件(27)测得；当压力储罐(9)内水温达到测试温度后，测试系统稳定10分钟以上，等时间间隔记录所述各测温点、测压点的数值以及对应循环液体的体积流量数值；S3、测试结束：关闭电加热器(12)，第一阻力阀(17)、第二阻力阀(25)全开，保持测试系统中循环测试回路畅通，待压力储罐(9)内水温降到80℃以下，打开第二排气阀(4)将测试系统泄压至常压，再打开第一排气阀(14)，通过充液阀(6)把...

【技术特征摘要】
1.一种非能动余热排出循环性能测试方法，其特征在于：该方法中的测试系统包括余热排出循环模拟系统、过饱和压力系统，其中所述余热排出循环模拟系统包括堆内热源模拟模块、堆外散热模块，所述堆内热源模拟模块、堆外散热模块通过管路连通并构成循环测试回路，所述过饱和压力系统使得该测试系统内压力超过循环液体在测试温度下的饱和蒸汽压；所述堆内热源模拟模块包括压力储罐(9)以及对压力储罐(9)内液体进行加热的电加热器(12)，所述堆外散热模块包括换热器(20)；所述压力储罐(9)出口端与所述换热器(20)进口端连通、所述换热器(20)出口端与所述压力储罐(9)进口端连通构成所述循环测试回路；所述过饱和压力系统包括稳压罐(1)，所述稳压罐(1)与所述压力储罐(9)进口端连通；所述循环测试回路由依次连接的左管路、上管路、右管路、下管路构成，其中所述左管路、右管路沿竖直方向布置，所述上管路、下管路沿水平方向布置；所述压力储罐(9)连接于左管路中，所述换热器(20)连接于右管路中，所述压力储罐(9)安装高度低于所述换热器(20)，所述压力储罐(9)内热源中心、换热器(20)散热中心之间的高度差根据实际中反应堆内热源中心与反应堆外散热中心之间的高度差确定；所述换热器(20)为管式换热器、片式换热器、板翅式换热器、管翅式换热器中的一种，所述换热器(20)通过冷水换热或通过空气换热；所述左管路上设有用于测量压力储罐(9)进口端压力的第一测压元件(11)、用于测量压力储罐(9)进口端温度的第一测温元件(8)、用于测量压力储罐(9)出口端压力的第二测压元件(13)、用于测量压力储罐(9)出口端温度的第二测温元件(10)；所述右管路上设有用于测量换热器(20)进口端压力的第三测压元件(19)、用于测量换热器(20)进口端温度的第三测温元件(22)、用于测量换热器(20)出口端压力的第四测压元件(21)、用于测量换热器(20)出口端温度的第四测温元件(23)；所述上管路上设有第一阻力阀(17)，所述第一阻力阀(17)的进口端设有第五测压元件(16)，所述第一阻力阀(17)的出口端设有第六测压元件(18)；所述下管路上设有第二阻力阀(25)、流量阀(24)，所述第二阻力阀(25)的进口端设有第七测压元件(26)，所述第二阻力阀(25)的出口端设有第八测压元件(27)；所述左管路高位处设有第一排气阀(14)、第一安全阀(15)；所述稳压罐(1)与所述压力储罐(9)进口端之间设有连通阀(7)，所述稳压罐(1)进口端设有充液阀(6)，所述稳压罐(1)顶部设有加压阀(3)、第二排气阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永东，倪利刚，吴晓红，于改革，刘孝根，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34