本发明专利技术公开了一种电加热燃料组件热工水力实验装置，主要解决现有技术无法基于脉冲堆及粗棒燃料元件的棒束对流体进行单相流动换热、两相流动换热以及临界热流密度等热工水力特性进行研究的技术问题。本实验装置包括电加热组件、连接在电加热组件两端的电极连接装置、及套设在电加热组件外侧的流体通道；流体通道包括从底部到顶部依次设置并分别用连接法兰和紧固螺栓相连接的底部盖压板、进口组件、进口稳流段、可视化实验段、出口稳流段、出口组件及顶部盖压板；本装置中电加热组件的排列方式与脉冲堆燃料元件排列方式一致，且水力直径等效，可以更好的模拟真实情况，为实际脉冲堆热工水力特性的研究提供数据支撑。冲堆热工水力特性的研究提供数据支撑。冲堆热工水力特性的研究提供数据支撑。
【技术实现步骤摘要】
一种电加热燃料组件热工水力实验装置
[0001]本专利技术涉及热工水力实验
，具体涉及一种电加热燃料组件热工水力实验装置。
技术介绍
[0002]脉冲反应堆是指能在很短时间间隔内达到超临界状态，从而产生很高脉冲功率和很强中子通量，并能安全可靠地多次重复运行的反应堆，不同反应堆的堆芯功率分布、棒的间隙、定位格架及各种局部阻力以及流体的流速、所处的热力状态等不同，直接影响其单相流动换热特性、两相流动换热特性以及临界热流密度大小。
[0003]众多学者提出了不同的机理模型来预测两相换热模型。这些模型在一定范围内能够对临界热流密度进行预测。但由于两相流动换热特别是临界现象非常复杂，目前尚未找到合适的公式来对两相换热进行全面描述。不同研究者提出的经验关系式有着一定的应用背景和范围，但当关系式超出实验所覆盖的参数范围时，预测的结果与实际情况存在较大误差，如果将这样的公式应用到更宽的参数范围中时，则缺乏可信度。
[0004]脉冲堆属于一种池式研究堆，燃料棒呈三角形排列放置于水池中，燃料棒之间没有定位格架固定，且燃料棒的有效加热长度和直径与压水堆燃料组件明显不同。因此，有必要对相应的棒束通道进行相应的流动特性实验研究。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种电加热燃料组件热工水力实验装置，用以解决现有技术无法基于脉冲堆及粗棒燃料元件的棒束对流体进行单相流动换热、两相流动换热以及临界热流密度等极限工况下热工水力特性进行研究的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种电加热燃料组件热工水力实验装置，其特殊之处在于：包括电加热组件、连接在电加热组件端部的电极连接装置、及套设在电加热组件外侧的流体通道，所述电加热组件的两端均伸出流体通道；所述流体通道包括从底部到顶部依次设置并连接的底部盖压板、进口组件、进口稳流段、可视化实验段、出口稳流段、出口组件及顶部盖压板；所述可视化实验段的位置与电加热组件的加热段相对应；所述电加热组件包括内加热件和环绕在内加热件外侧的外加热组件，所述内加热件由1根电加热棒组成，所述外加热组件由多根电加热棒组成。
[0008]进一步地，所述外加热组件以内加热件的轴心为中心，呈正多边形排布。
[0009]进一步地，所述外加热组件包括至少两层，且每层外加热组件的电加热棒的数量由内至外递增，以此来模拟更高功率工况下流体的临界热流密度的测量。
[0010]进一步地，所述进口组件包括进口段，设置在进口段轴向两端的第一法兰和第二法兰，及垂直进口段设置的进口通道；所述进口段内部沿轴向设置有环形折流板，所述环形折流板顶端与第二法兰固定连接，底端与第一法兰之间设有间隙，折流板的设置用于减小
入口流体直接冲击棒束对棒束造成的冲击，提高棒束的使用寿命。
[0011]进一步地，所述出口组件包括出口段，设置在出口段轴向两端的第三法兰和第四法兰，及垂直出口段设置的出口通道；所述第三法兰沿径向设有排气口，有利于实验过程中排出气体，使得整个实验装置中不凝结气体，提高实验数据的准确性。
[0012]进一步地，所述可视化实验段包括可视通道，设置在可视通道轴向两端的第五法兰和第六法兰，及沿轴向均布在可视通道外侧的多个螺纹丝杆；所述可视通道由第五法兰和第六法兰夹持，并通过螺纹丝杆锁紧固定，从而实验过程中流体状态的实时监测。所述第五法兰沿径向分别设有第一测温通道和第一测压通道；所述第六法兰沿径向分别设有第二测压通道和第二测温通道，各通道的设置用于连接外部的传感器，进而测量进入可视化实验段之前及之后流体的温度、压强等参数，为实际脉冲反应堆的研究提供数据支撑。
[0013]进一步地，所述电极连接装置包括分别设置在电加热组件顶部的电极正极和底部的电极负极，所述电极正极和电极负极分别与外部电源连接；所述底部盖压板和顶部盖压板上沿轴向设有与电加热组件排列相同，且孔径与电加热棒外径大小相同的通孔，所述电加热组件两端分别穿过顶部盖压板和底部盖压板的通孔与电极正极、电极负极连接；所述第三法兰与顶部盖压板之间、第一法兰与底部盖压板之间分别设有带通孔的密封垫圈，所述密封垫圈的通孔的位置与顶部盖压板、底部盖压板上的通孔相对应，进而将两端的盖压板与装置整体密封，提高装置的安全性。
[0014]进一步地，所述流体通道为正六棱柱体或圆柱体。
[0015]进一步地，所述第三法兰与第四法兰之间，第一法兰与第二法兰之间，及各连接法兰之间分别设有法兰垫片，从而将各法兰之间绝缘处理，流体通道内电加热组件本身的通电性能不受影响，进而提高实验数据的精度。
[0016]进一步地，所述电加热组件采用低电压高电流加热方式，最大电流20000A，最大电压25V，可根据实际情况调整电流和电压的参数，提高了该装置的适用范围。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018]1、本专利技术的实验装置包括电加热组件、连接在电加热组件两端的电极连接装置、及套设在电加热组件外侧的流体通道，其中电加热组件包括内加热件和外加热组件，内加热件由1根电加热棒组成，外加热组件由多根电加热棒组成，且外加热组件以内加热件的轴心为中心，呈正多边形排布，此结构与脉冲堆原型相似，可测得通过电加热组件的流体的单相流动换热、两相流动换热和临界热流密度换热特性实验研究。
[0019]2、本专利技术的实验装置设置有可视化实验段，可视化实验段中的可视通道采用玻璃材质，以此实现内部通道的可视化，可用于观察两相流动工况下棒束通道内的流体流型图；同时实验段可灵活变更，可根据实际情况实现可视化和非可视化实验段的实时更换。
[0020]3、本专利技术的实验装置在进口组件中设置有环形的折流板，能有效的减小因进口通道处流体直接冲击电加热棒对其造成的冲击，进而保证进出口处流体流动的稳定性。
[0021]4、本专利技术的实验装置中的顶部盖压板和第三法兰之间、底部盖压板和第一法兰之间均设有绝缘的密封垫圈，采用密封垫圈和盖压板相结合的方式，可实现0.1～1MPa压力下无泄漏，且密封垫圈采用氟胶材质，耐高温性较好，整体设置提高了装置工作的安全性。
[0022]5、本专利技术的实验装置中电加热组件采用低电压高电流加热方式，并连接无氧紫铜材料的电极连接装置，不仅导电率高，同时也满足低压运行工况，提高了该装置的适用范
围。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例的一种电加热燃料组件热工水力实验装置的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术实施例的一种电加热燃料组件热工水力实验装置中进口组件结构的剖视图。
[0025]图3为本专利技术实施例的一种电加热燃料组件热工水力实验装置中出口组件结构的剖视图。
[0026]图4为本专利技术实施例的一种电加热燃料组件热工水力实验装置中可视化实验段的结构示意图。
[0027]图5为本专利技术实施例的一种电加热燃料组件热工水力实验装置中电加热组件排列方式示意图。
[0028]图6为本专利技术实施例的一种电加热燃料组件热工水力实验装置中多本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电加热燃料组件热工水力实验装置，其特征在于：包括电加热组件(1)、连接在电加热组件(1)端部的电极连接装置(2)、及套设在电加热组件(1)外侧的流体通道(3)，所述电加热组件(1)的两端均伸出流体通道(3)；所述流体通道(3)包括从底部到顶部依次设置并连接的底部盖压板(4)、进口组件(5)、进口稳流段(6)、可视化实验段(7)、出口稳流段(8)、出口组件(9)及顶部盖压板(10)；所述可视化实验段(7)的位置与电加热组件(1)的加热段相对应；所述电加热组件(1)包括内加热件(11)和环绕在内加热件(11)外侧的外加热组件(12)，所述内加热件(11)由1根电加热棒组成，所述外加热组件(12)由多根电加热棒组成。2.根据权利要求1所述的一种电加热燃料组件热工水力实验装置，其特征在于：所述外加热组件(12)以内加热件(11)的轴心为中心，呈正多边形排布。3.根据权利要求1所述的一种电加热燃料组件热工水力实验装置，其特征在于：所述外加热组件(12)至少两层，且每层外加热组件(12)的电加热棒的数量由内至外递增。4.根据权利要求2或3所述的一种电加热燃料组件热工水力实验装置，其特征在于：所述进口组件(5)包括进口段(51)，设置在进口段(51)轴向两端的第一法兰(52)和第二法兰(53)，及垂直进口段(51)设置的进口通道(54)；所述进口段(51)内部沿轴向设置有环形折流板(55)，所述环形折流板(55)顶端与第二法兰(53)固定连接，底端与第一法兰(52)之间设有间隙。5.根据权利要求4所述的一种电加热燃料组件热工水力实验装置，其特征在于：所述出口组件(9)包括出口段(91)，设置在出口段(91)轴向两端的第三法兰(92)和第四法兰(93)，及垂直出口段(91)设置的出口通道(94)；所述第三法兰(92)沿径向设有排气口(95)。6.根据权利要求5所述的一种电加热燃料组件...
【专利技术属性】
技术研发人员：田晓艳，陈森，罗小飞，康小亚，李华琪，陈立新，李达，朱磊，石磊太，李伟通，苏春磊，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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