一种铅铋流致振动实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种铅铋流致振动实验装置及方法，本发明专利技术实验装置主回路除实验段外整体与水平线倾斜适当角度，以便充分回收液态铅铋合金，实验回路采用缓冲箱隔振，法兰盘与实验段壳体之间通过法兰连接，便于不同棒束结构的更换，且所述光纤应变计、加速度传感器可同时测应变和加速度，能实现低频应变和高频应变的测量；铅铋储液系统含三个相同子系统，通过加热子系统中的导热油罐内的导热油以实现均匀加热铅铋储液罐，进而将铅铋储液罐内的铅铋熔化并控制铅铋的温度。并控制铅铋的温度。并控制铅铋的温度。

【技术实现步骤摘要】
一种铅铋流致振动实验装置及方法


[0001]本专利技术属于特殊液相介质中流致振动实验机理研究
，具体涉及一种铅铋流致振动实验装置及方法。

技术介绍

[0002]铅冷快堆因其效率高、结构紧凑、可增殖等优点而成为国际上第四代最具潜力的六种堆型之一。文献(铅铋快堆螺旋管直流蒸汽发生器热工水力模型研究，第十六届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室2019年学术年会论文集)指出：铅铋堆的蒸汽发生器一般采用螺旋管式蒸汽发生器，可以视为铅铋横掠管束的流动。历史上多次出现压水堆等其他堆型中流致振动导致蒸汽发生器磨损、破裂等事故，严重降低了反应堆的安全性和经济性。此外在堆芯轴向流动中也会存在流致燃料棒振动现象，造成堆芯燃料棒的微动磨损，降低燃料棒的寿命。虽然对水介质流致振动的研究较多，但铅铋流体与水流体存在巨大差异，相关机理和理论模型并不相同，因此有必要进行铅铋流致振动机理的研究，确保所设计的蒸汽发生器、燃料棒等材料安全可靠。
[0003]国内外现有的铅铋合金回路都集中在自然循环能力(CN103413579A)、氧控及腐蚀方面(CN208847634U、CN103914088A)、气泡泵循环能力(CN106837769A)的研究，而关于铅铋流致振动的实验研究尚较为缺乏。
[0004]专利“CN103592094 A一种流致管束振动实验装置”仅适用于水介质，相比于水介质，铅铋合金由于具有高温、强腐蚀性、挥发有毒气体、高雷诺数的特点，其流致振动实验需要有效地克服这些困难，目前的水或空气流致振动实验系统对其并不适用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有的流致振动实验系统不适用或不满足铅铋流致振动研究的问题而提供的一种铅铋流致振动实验装置及方法。
[0006]一种铅铋流致振动实验装置，包括铅铋流致振动装置、铅铋储液装置、真空装置和氩气装置；所述铅铋流致振动装置包括铅铋泵、隔振软管R1、膨胀罐、缓冲箱、实验段、隔振软管R2和热交换器，所述铅铋泵通过隔振软管R1与膨胀罐连接，铅铋泵与膨胀罐之间连接有水泵，水泵前设置有阀门A1；所述膨胀罐与缓冲箱连接，缓冲箱与实验段入口连接，实验段出口一端与热交换器连接，实验段出口另一端与铅铋储液装置的底部连接；所述铅铋储液装置的顶部分别与真空装置和氩气装置连接，铅铋储液装置顶部还与膨胀罐顶部连接，真空装置和氩气装置分别与膨胀罐的顶部连接。
[0007]进一步地，所述膨胀罐与缓冲箱之间设置有大阀门A2和温度传感器T2，胀罐与缓冲箱之间连接的管路上连接有一个与之相连通管路，并安装有阀门A3和温度传感器T3；膨胀罐上设置有温度传感器T1和压力传感器P1。
[0008]进一步地，所述缓冲箱与实验段之间设置有压力传感器P2和温度传感器T4。
[0009]进一步地，所述实验段与热交换器之间安装有阀门A4和温度传感器T7，实验段上
安装有温度传感器T5，实验段下端与管路连接段安装有压力传感器P3和温度传感器T6，实验段与铅铋储液装置之间安装有阀门A5。
[0010]进一步地，所述铅铋储液装置包括三个相同的子系统，每个子系统包括铅铋储液罐、导热油和导热油罐，导热油在导热油罐内，导热油罐安装在铅铋储液罐内，每个子系统均设置有阀门。
[0011]进一步地，所述铅铋储液装置顶部还与膨胀罐顶部连接的管路上设置有阀门A8和阀门A7。
[0012]进一步地，所述真空装置包括真空泵，真空泵前设置有阀门A15。
[0013]进一步地，所述氩气装置由8瓶氩气和母管组成，氩气与母管连接，母管连接在阀门A8和阀门A7的之间的管路上，并设置有阀门A14。
[0014]进一步地，所述铅铋储液装置的顶部与真空装置的连接管路上设置有阀门A10和真空计P4，铋储液装置的顶部与氩气装置连接的管路上设置有阀门A9和真空计P5，真空装置管路连接在阀门A9和阀门A10之间。
[0015]一种铅铋流致振动实验方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1：进行水流致振动实验；
[0017]将实验系统所有阀门关闭；开启大阀门A2、阀门A1、阀门A4、阀门A9、阀门A15和真空泵；然后用水泵向实验回路注水，期间观察压力传感器P1示数是否变化；待P1示数变化时，关闭水泵，然后关闭阀门A1，停止注水；然后依次关闭阀门A15、阀门A9和真空泵；打开铅铋泵，通过调节大阀门A2得到所需的流量；然后进行稳态调试，期间通过调节换热器带走铅铋泵驱动水所产生的多余热量，维持实验中的水在所需温度；待回路稳态运行两分钟后进行实验数据实时采集，压力传感器P2和压力传感器P3分别测量实验段进出口压力，温度传感器T4、温度传感器T5和温度传感器T6分别测量实验段进口温度、实验段温度、实验段出口温度；实验完成后，关闭铅铋泵；然后打开阀门A6排干回路中的水；待回路中的水排干后，关闭所有阀门，切断电源，水流致振动实验结束；
[0018]步骤2：进行铅铋流致振动实验；
[0019]将实验系统中铅铋将流过的管道外的伴热带开启，将管路预热至200℃，同时将铅铋储液罐中的铅铋加热熔化并加热至所需温度；打开小阀门A3、阀门A4、阀门A9、阀门A15，并开启真空泵，排除回路的空气；然后打开阀门A11、阀门A12、阀门A13和阀门A5；开启氩气装置，打开阀门A14，逐渐打开并调节阀门A8，给铅铋储液罐液态铅铋上部气空间加压，将铅铋逐渐压入实验回路，期间观察压力传感器P1示数是否变化；待压力传感器P1示数变化时，即液位到达P1，停止氩气装置加压，并关闭阀门A5、阀门A8、阀门A14；然后打开阀门A10，实验过程中保持真空装置开启，并保持储液罐内为负压；然后开启铅铋泵，通过调节小阀门A2得到所需的铅铋流量；然后关闭伴热带加热，而铅铋储液罐中的铅铋始终保持液相即可；然后进行稳态调试，期间通过调节换热器带走铅铋泵驱动铅铋所产生的多余热量，维持实验中的铅铋在所需温度；待回路稳态运行两分钟后进行实验数据实时采集，压力传感器P2和压力传感器P3分别测量实验段进出口压力，温度传感器T4、温度传感器T5和温度传感器T6分别测量实验段进口温度、实验段温度、实验段出口温度；整个实验过程中，通过实验回路的各个温度传感器监测局部温度是否低于铅铋凝固温度；实验完成后，关闭换热器的二回路，开启伴热带加热，同时关闭铅铋泵；然后关闭阀门A9，打开阀门A5；然后开启氩气装置，
打开阀门A14，逐渐打开并调节阀门A7，给实验回路膨胀罐顶端加压，将铅铋压回膨胀罐，期间通过铅铋储液罐10顶部与底部压力传感器测得的压力进而换算得到铅铋液位以确定铅铋的回收量，待铅铋完全回收后，依次关闭氩气装置、阀门A14、阀门A7和阀门A5，然后依次关闭阀门A15、真空泵7和阀门A10，切断电源，实验结束。
[0020]本专利技术的有益效果在于：
[0021]该实验装置主回路除实验段外整体与水平线倾斜适当角度，以便充分回收液态铅铋合金，实验回路采用缓冲箱隔振。
[0022]实验段包括法兰盘及与法兰盘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅铋流致振动实验装置，其特征在于，包括铅铋流致振动装置、铅铋储液装置、真空装置和氩气装置；所述铅铋流致振动装置包括铅铋泵(2)、隔振软管R1、膨胀罐(3)、缓冲箱(4)、实验段(5)、隔振软管R2和热交换器(6)，所述铅铋泵(2)通过隔振软管R1与膨胀罐(3)连接，铅铋泵(2)与膨胀罐(3)之间连接有水泵(1)，水泵(1)前设置有阀门A1；所述膨胀罐(3)与缓冲箱(4)连接，缓冲箱(4)与实验段(5)入口连接，实验段(5)出口一端与热交换器(6)连接，实验段(5)出口另一端与铅铋储液装置的底部连接；所述铅铋储液装置的顶部分别与真空装置和氩气装置连接，铅铋储液装置顶部还与膨胀罐(3)顶部连接，真空装置和氩气装置分别与膨胀罐(3)的顶部连接。2.根据权利要求1所述的一种铅铋流致振动实验装置，其特征在于，所述膨胀罐(3)与缓冲箱(4)之间设置有大阀门A2和温度传感器T2，胀罐(3)与缓冲箱(4)之间连接的管路上连接有一个与之相连通管路，并安装有阀门A3和温度传感器T3；膨胀罐(3)上设置有温度传感器T1和压力传感器P1。3.根据权利要求1或2所述的一种铅铋流致振动实验装置，其特征在于，所述缓冲箱(4)与实验段(5)之间设置有压力传感器P2和温度传感器T4。4.根据权利要求3所述的一种铅铋流致振动实验装置，其特征在于，所述实验段(5)与热交换器(6)之间安装有阀门A4和温度传感器T7，实验段(5)上安装有温度传感器T5，实验段(5)下端与管路连接段安装有压力传感器P3和温度传感器T6，实验段(5)与铅铋储液装置之间安装有阀门A5。5.根据权利要求4所述的一种铅铋流致振动实验装置，其特征在于，所述铅铋储液装置包括三个相同的子系统，每个子系统包括铅铋储液罐(10)、导热油(11)和导热油罐(12)，导热油(11)在导热油罐(12)内，导热油罐(12)安装在铅铋储液罐(10)内，每个子系统均设置有阀门。6.根据权利要求5所述的一种铅铋流致振动实验装置，其特征在于，所述铅铋储液装置顶部还与膨胀罐(3)顶部连接的管路上设置有阀门A8和阀门A7。7.根据权利要求6所述的一种铅铋流致振动实验装置，其特征在于，所述真空装置包括真空泵(7)，真空泵(7)前设置有阀门A15。8.根据权利要求7所述的一种铅铋流致振动实验装置，其特征在于，所述氩气装置由8瓶氩气(8)和母管(9)组成，氩气(8)与母管(9)连接，母管(9)连接在阀门A8和阀门A7的之间的管路上，并设置有阀门A14。9.根据权利要求8所述的一种铅铋流致振动实验装置，其特征在于，所述铅铋储液装置的顶部与真空装置的连接管路上设置有阀门A10和真空计P4，铋储液装置的顶部与氩气装置连接的管路上设置有阀门A9和真空计P5，真空装置管路连接在阀门A9和阀门A10之间。10.一种铅铋流致振动实验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：进行水...

【专利技术属性】
技术研发人员：田瑞峰，温济铭，余晓菲，赵海，陈果，殷一博，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：