[发明专利]一种进行高温气隙传热特性试验研究的装置

说明书

本发明涉及一种进行高温气隙传热特性试验研究的装置，包括间隙传热装置本体、真空系统、冷却剂水回路和电控系统，所述的间隙传热装置本体包括加热元件，在加热元件外设有传热套筒，传热套筒外设有水回路套筒，水回路套筒连接冷却剂水回路，所述的传热套筒共有三层，三层传热套筒之间形成两层传热气隙，外层传热气隙用于控制温度，使温度达到试验条件，内层传热气隙为试验区域。本发明采用双层气隙的设计，通过外侧气隙保证内侧试验气隙达到试验所需的线功率和两侧温差。本发明中采用的装置可以沿用传统的水冷却的气隙传热特性试验装置的主体结构，其经济性、安全性和可维护性都优于使用液态钠冷却的气隙传热特性试验装置。

技术领域

本发明涉及快中子反应堆中辐照组件设计试验的台架装置，具体涉及一种进行高温气隙传热特性试验研究的装置。

背景技术

高温气隙传热特性试验是快中子反应堆中进行辐照组件设计时确定组件中间隙尺寸必须进行的一项工作。快中子反应堆中的辐照组件工作环境为液态钠环境，由于液态钠试验台架比较复杂，所以在确定气体间隙实际尺寸时通常在水台架上进行。

传统的气隙传热特性试验装置采用与辐照组件一样的尺寸在水冷却回路上进行实验，但是由于外侧冷却剂水的沸点和中心加热棒的熔点的限值，使得常规的气隙传热特性试验装置只能在较低温度条件下(气隙内侧温度约400℃)进行实验，在高温条件下(气隙内侧温度约640℃)的气隙传热特性试验无法进行。如果继续采用传统的气隙传热特性试验装置进行试验，则需要将冷却流体由水变更为液态钠。

如果使用液态钠冷却的气隙传热特性试验装置，则需要配套建设钠回路，使得试验的经济性下降。同时，由于冷却剂钠极容易与水、空气等发生剧烈反应，所以在试验时比使用水冷却试验装置要更注重安全性。在平时维护方面，钠试验回路需要用惰性气体进行隔绝，并需要特殊的装置进行清洗等，不如水冷却试验装置维护方便。也就是说，使用钠台架进行该试验，经济性、安全性上将比使用水台架进行试验要差，同时钠试验台架可维护性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种能够使用水试验台架进行高温气隙传热特性试验研究的装置。

本发明的技术方案如下：一种进行高温气隙传热特性试验研究的装置，包括间隙传热装置本体、真空系统、冷却剂水回路和电控系统，所述的间隙传热装置本体包括加热元件，在加热元件外设有传热套筒，传热套筒外设有水回路套筒，水回路套筒连接冷却剂水回路，其中，所述的传热套筒共有三层，三层传热套筒之间形成两层传热气隙，外层传热气隙用于控制温度，使温度达到试验条件，内层传热气隙为试验区域。

进一步，如上所述的进行高温气隙传热特性试验研究的装置，其中，所述的三层传热套筒的内层为铜材质，中间层和外层为不锈钢材质。

进一步，如上所述的进行高温气隙传热特性试验研究的装置，其中，所述的三层传热套筒的内层厚度为8mm～15mm，中间层厚度为4mm～10mm，外层厚度为5mm～7mm。

进一步，如上所述的进行高温气隙传热特性试验研究的装置，其中，所述的内层传热气隙厚度为0.02mm～0.5mm，外层传热气隙厚度为0.5mm～3mm。

进一步，如上所述的进行高温气隙传热特性试验研究的装置，其中，所述的真空系统包括真空泵和氦气瓶，真空系统分别与两层传热气隙连接，对传热气隙进行抽真空和充氦。

进一步，如上所述的进行高温气隙传热特性试验研究的装置，其中，在两层传热气隙内以及加热元件表面设置若干热电偶用于温度监测，热电偶与电控系统的数据采集模块相连接。

进一步，如上所述的进行高温气隙传热特性试验研究的装置，其中，所述的间隙传热装置本体通过安装法兰固定在支承座上，并通过O型圈和密封胶进行密封。

进一步，如上所述的进行高温气隙传热特性试验研究的装置，其中，所述的加热元件为圆柱形的电加热棒。