一种竖直管束结构液态铅铋-熔盐对流换热实验段及实验方法技术

本发明专利技术公开了一种竖直管束结构液态铅铋

【技术实现步骤摘要】
一种竖直管束结构液态铅铋
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熔盐对流换热实验段及实验方法


[0001]本专利技术涉及一种竖直管束结构液态铅铋
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熔盐对流换热实验段及实验方法，属于液态金属核反应堆领域。

技术介绍

[0002]液态金属反应堆正常运行时产生的热量由液态金属冷却剂通过主换热器导出，一种典型的液态铅铋反应堆主换热器采用管壳式换热器结构，其中管侧流通液态铅铋，壳侧流通液态熔盐。液态铅铋反应堆正常运行时，液态铅铋冷却剂流经主换热器管侧，将热量传递给壳侧的熔盐介质，确保反应堆安全正常运行。
[0003]管侧铅铋和壳侧熔盐的耦合换热能力对换热器的设计非常重要，而壳侧熔盐纵向冲刷管束冷却换热是该换热器的一种典型换热机理，因此需要对竖直管束结构的铅铋
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熔盐耦合对流换热特性进行实验。
[0004]竖直管束结构液态铅铋
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熔盐对流换热实验段的设计，首先需要避免液态熔盐在纵向冲刷冷却管束之前与管束之间的无效换热，其次需要合理的均流结构使得液态熔盐在纵向冲刷管束区域获得较长的充分发展流场，接着需要合理的测量系统布置方案以实现实验段参数的测量需求，最后需要一套合理的实验方法获取实验段中液态铅铋
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熔盐的耦合换热能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种竖直管束结构液态铅铋
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熔盐对流换热实验段和实验方法，该实验段能够极大减少熔盐流体在纵向冲刷管束流动之前与换热管的无效换热，且能使液态熔盐在纵向冲刷管束区域获得较长的充分发展流场，同时获取所需的实验参数。
[0006]本专利技术所提供的用于液态金属反应堆的竖直管束结构液态铅铋
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熔盐对流换热实验段，包括一换热管束；
[0007]所述换热管束内设有若干换热管和拉杆，固定于铅铋入口管板和铅铋出口管板之间；
[0008]所述换热管束的进口端和出口端分别与铅铋入口管箱和铅铋出口管箱相连通；所述铅铋入口管箱和所述铅铋出口管箱分别与铅铋入口和铅铋出口连接，所述铅铋入口管箱可对铅铋流体流动起到缓冲和流量再分配的作用；
[0009]所述换热管束靠近所述铅铋入口管箱和所述铅铋出口管箱的端部分别设有铅铋入口隔热套管和铅铋出口隔热套管；
[0010]所述换热管束的外侧于所述铅铋入口管箱的下部和所述铅铋出口管箱的上部分别设有熔盐出口环形分配器侧板和熔盐入口环形分配器侧板；
[0011]所述换热管束的外侧中间部分设置实验段筒体，所述实验段筒体两端分别与所述熔盐入口环形分配器侧板和所述熔盐出口环形分配器侧板以焊接的方式相连。
[0012]上述的液态铅铋
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熔盐对流换热实验段中，所述铅铋入口隔热套管和所述铅铋出口隔热套管均为双层套管夹层结构，由外至内依次为隔热套管外衬、隔热夹层和隔热套管内衬；
[0013]所述隔热套管外衬和所述隔热套管内衬采用焊接的方式连接，所述隔热夹层内填充隔热纤维。
[0014]上述的液态铅铋
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熔盐对流换热实验段中，所述铅铋入口隔热套管和所述铅铋出口隔热套管均通过隔热套管盖板固定，且可拆卸，安装后能够有效隔绝所覆盖部分换热管的换热。
[0015]上述的液态铅铋
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熔盐对流换热实验段中，所述熔盐出口环形分配器侧板外设一熔盐出口环形分配器腔室，所述熔盐出口环形分配器腔室的侧壁上设置熔盐出口，熔盐流体由所述换热管束的壳程经过所述熔盐出口环形分配器侧板进入所述熔盐出口环形分配器腔室内，再通过所述熔盐出口流出；
[0016]所述熔盐入口环形分配器侧板外设一熔盐入口环形分配器腔室，所述熔盐入口环形分配器腔室的侧壁上设置熔盐入口，熔盐流体通过所述熔盐入口进入所述熔盐入口环形分配器腔室内，再通过所述熔盐入口环形分配器侧板进入所述换热管束的壳程；
[0017]所述熔盐入口环形分配器侧板和所述熔盐出口环形分配器侧板上设有若干沿周向不均匀分布的长条形格栅，用于改善壳侧熔盐流体冲刷所述换热管束流动的周向均匀性；
[0018]上述的液态铅铋
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熔盐对流换热实验段中，所述换热管束上套设有熔盐入口支撑均流板、中间支撑栅格板和熔盐出口支撑均流板；
[0019]所述熔盐入口支撑均流板设于所述熔盐入口环形分配器侧板与所述实验段筒体连接处；
[0020]所述中间支撑栅格板设置于所述换热管束的中部；
[0021]所述熔盐出口支撑均流板设于所述熔盐出口环形分配器侧板与所述实验段筒体连接处；
[0022]所述熔盐入口支撑均流板和所述熔盐出口支撑均流板在内部开出若干可供所述换热管束穿过的长条形流道，并在边缘处开出熔盐流体流通的流道，可用于支撑所述换热管束并改善壳侧熔盐流体冲刷所述换热管束流动的径向均匀性；
[0023]所述中间支撑栅格板由若干相互交错的长条型栅格组成，用于支撑所述换热管束并改善壳侧熔盐流体冲刷所述换热管束流动的径向均匀性；
[0024]所述熔盐入口环形分配器腔室、所述熔盐入口环形分配器侧板、所述熔盐入口支撑均流板和所述中间支撑栅格板共同组成熔盐侧流量分配结构，可使得液态熔盐在纵向冲刷管束区域获得较长的均匀充分发展流场。
[0025]基于上述竖直管束结构液态铅铋
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熔盐对流换热实验段，本专利技术提供了一种用于实验段实验测量的测量系统布置方案，包括测点布置原则、测点截面布置方案和测量截面中各测点布置方案。
[0026]所述测点布置原则如下：
[0027]原则一：测点对流场的影响应尽可能小，且应尽量分布在流场充分发展的区域；
[0028]原则二：基于流场和温度场的对称性分布，对测点进行分散布置，实现狭小空间同
一位置的多种类测点测量需求；
[0029]原则三：避免测点引线开孔与实验段耳座、横向支撑之间的干涉；
[0030]原则四：测点应该能够对流场的对称性、隔热套管的绝热能力进行验证。
[0031]所述测点截面布置方案，可设置截面J1～截面J14共14个测点截面，各测点截面所要承担的测量功能如下：
[0032]功能一：截面J11、截面J12分别测量实验段壳侧熔盐进出口温度和进出口压差；
[0033]功能二：截面J13、截面J14分别测量实验段管侧铅铋进出口温度和进出口压差；
[0034]功能三：截面J1、截面J10的温度测点测量隔热套管的隔热能力；
[0035]功能四：截面J2、截面J9的温度测点分别测量管侧铅铋、壳侧熔盐的流体温度；
[0036]功能五：截面J3～截面J8的温度测点分别测量换热管轴向不同位置的局部壁温和流体温度，同时测量同一截面不同位置处换热管的温度；
[0037]功能六：截面J5、截面J8的压差测点测量管束外压降特性；
[0038]功能七：截面J7的流速测点分别测量换热管束内部通道和边缘通道的流速，同时测量流速分布的周向均匀性；
[0039]功能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于液态金属反应堆的竖直管束结构液态铅铋
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熔盐对流换热实验段，包括一换热管束；所述换热管束内设有若干换热管和拉杆，固定于铅铋入口管板和铅铋出口管板之间；所述换热管束的进口端和出口端分别与铅铋入口管箱和铅铋出口管箱相连通；所述铅铋入口管箱和所述铅铋出口管箱分别与铅铋入口和铅铋出口连接；所述铅铋入口管箱可对铅铋流体流动起到缓冲和流量再分配的作用；所述换热管束靠近所述铅铋入口管箱和所述铅铋出口管箱的端部分别设有铅铋入口隔热套管和铅铋出口隔热套管；所述换热管束的外侧于所述铅铋入口管箱的下部和所述铅铋出口管箱的上部分别设有熔盐出口环形分配器侧板和熔盐入口环形分配器侧板；所述换热管束的外侧中间部分设置实验段筒体，所述实验段筒体两端分别与所述熔盐入口环形分配器侧板和所述熔盐出口环形分配器侧板以焊接的方式相连。2.根据权利要求1所述的液态铅铋
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熔盐对流换热实验段，其特征在于：所述铅铋入口隔热套管和所述铅铋出口隔热套管均为双层套管夹层结构，由外至内依次为隔热套管外衬、隔热夹层和隔热套管内衬；所述隔热套管外衬和所述隔热套管内衬采用焊接的方式连接，所述隔热夹层内填充隔热纤维。3.根据权利要求1或2所述的液态铅铋
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熔盐对流换热实验段，其特征在于：所述铅铋入口隔热套管和所述铅铋出口隔热套管均通过隔热套管盖板固定，且可拆卸。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的液态铅铋
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熔盐对流换热实验段，其特征在于：所述熔盐出口环形分配器侧板外设一熔盐出口环形分配器腔室，所述熔盐出口环形分配器腔室的侧壁上设置熔盐出口，熔盐流体由所述换热管束的壳程经过所述熔盐出口环形分配器侧板进入所述熔盐出口环形分配器腔室内，再通过所述熔盐出口流出；所述熔盐入口环形分配器侧板外设一熔盐入口环形分配器腔室，所述熔盐入口环形分配器腔室的侧壁上设置熔盐入口，熔盐流体通过所述熔盐入口进入所述熔盐入口环形分配器腔室内，再通过所述熔盐入口环形分配器侧板进入所述换热管束的壳程。5.根据权利要求4所述的液态铅铋
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熔盐对流换热实验段，其特征在于：所述换热管束上套设有熔盐入口支撑均流板、中间支撑栅格板和熔盐出口支撑均流板；所述熔盐入口支撑均流板设于所述熔盐入口环形分配器侧板与所述实验段筒体连接处；所述中间支撑栅格板设置于所述换热管束的中部；所述熔盐出口支撑均流板设于所述熔盐出口环形分配器侧板与所述实验段筒体连接处。6.根据权利要求4或5所述的液态铅铋
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熔盐对流换热实验段，其特征在于：所述熔盐入口环形分配器侧板和所述熔盐出口环形分配器侧板上设有若干沿周向不均匀分布的长条形格栅，用于改善壳侧熔盐流体冲刷所述换热管束流动的周向均匀性；所述熔盐入口支撑均流板和所述熔盐出口支撑均流板在内部开出若干供所述换热管束穿过的长条形通道，并在边缘处开出熔盐流体流通的通道，用于支撑所述换热管束并改善壳侧熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：田旺盛，彭天骥，范旭凯，唐延泽，秦长平，范德亮，盛鑫，朱彦雷，顾龙，张璐，孟海燕，李秀凌，
申请(专利权)人：先进能源科学与技术广东省实验室，
类型：发明
国别省市：