[发明专利]一种研究快堆旋塞中心柱热振荡的试验台架

权利要求书

1.一种研究快堆旋塞中心柱热振荡的试验台架，包括试验段主系统，其特征在于，所述试验段主系统包括试验水箱、中心测量柱试验件、操作头组件试验件和导流筒，其中，所述试验水箱由两个不同直径的圆筒焊接在一起，所述中心测量柱试验件焊接在试验水箱顶面中心位置，所述操作头组件试验件包括三个模拟操作头，三个模拟操作头围绕着试验水箱的轴线均匀焊接在试验水箱底面上，其中，热流体通过的模拟操作头为中心操作头；导流筒围绕着模拟操作头焊接在试验水箱底面上，三个模拟操作头的下端分别与给水管道焊接为一体，通过控制不同给水管道内流体的温度和流量，使从模拟操作头出来的流体沿导流筒向上流动，冲在中心测量柱试验件的下封头后向四周流动，继而从两侧的排水管道流出，以研究不同工况下中心测量柱试验件的下封头表面的温度振荡情况及其造成的疲劳影响；

所述导流筒的高度由原型的流场高度来决定，所述中心测量柱试验件的下封头模拟简化为厚度与原型相同的圆板，模型与原型直径缩比0.12:1；

所述模拟操作头的出口范围高度采用流体高度的五分之一，模拟操作头出口尺寸的确定须满足下列三个条件：

①ν_m＝ν，其中，ν_m为模拟操作头出口流速，ν为原型操作头出口流速；

②其中，Q_m为模拟操作头总流量，A_m为模拟操作头出口流域横截面积，Q为原型操作头总流量，A为原型操作头出口流域横截面积；

③P≤600KW，P为试验加热功率；

所述模拟操作头模拟原型操作头的形状，拟设计为在580KW功率下，在保证模拟操作头出口流速与原型操作头出口流速相等下，模拟操作头与原型操作头的出口尺寸比例为0.68:1，模拟操作头的间距以及其他尺寸与原型操作头保持一致；在保证模拟操作头出口流速不变的情况下，中心操作头的出流截面只有两个出口大小，包括一个完整的面向试验水箱轴线的出口和两个1/2出口。

2.根据权利要求1所述的一种研究快堆旋塞中心柱热振荡的试验台架，其特征在于，所述试验水箱除其顶部焊接中心测量柱试验件的部分外，其余部分均采用304不锈钢，模拟操作头采用304不锈钢材质。

3.根据权利要求1所述的一种研究快堆旋塞中心柱热振荡的试验台架，其特征在于，所述试验水箱的底面焊接有溢流环板，溢流环板采用304不锈钢材质。

4.根据权利要求1所述的一种研究快堆旋塞中心柱热振荡的试验台架，其特征在于，所述试验水箱底面开设有3个流体进口的孔，试验水箱底面设有给水管道的接口。

5.根据权利要求1所述的一种研究快堆旋塞中心柱热振荡的试验台架，其特征在于，所述试验台架还包括给水与净化系统、试验设备控制系统、数据采集系统以及辅助设施与设备，所述给水与净化系统为冷水箱、热水箱以及试验水箱供水，并对给水水源进行净化，包括给水泵和水质净化设备；

试验设备控制系统用于控制各电动阀门、开关的启动、关闭，并设置功率调节装置以控制和调节试验台架中各电加热装置的加热功率，其包括电加热器及空气冷却器；

数据采集系统包括应变片、热电偶、电磁流量计、温度计和压力计；

辅助设施与设备包括管道、阀门和水箱。

6.根据权利要求5所述的一种研究快堆旋塞中心柱热振荡的试验台架，其特征在于，所述试验设备控制系统与数据采集系统整合为自动控制台，全面调控试验台架各部分的运行情况并监督各工况下的运行参数。

7.根据权利要求5所述的一种研究快堆旋塞中心柱热振荡的试验台架，其特征在于，所述中心测量柱试验件的下封头近壁面处沿高度方向布置4层铁网，用于固定热电偶，每层热电偶均以中心操作头为圆心均匀布置；模拟操作头附近，在流体交界面方向均匀布置有四层热电偶；流体交界面的高度上均匀布置若干监测点，用于测量冷、热流体交界面上的温度场。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种研究快堆旋塞中心柱热振荡的试验台架，其特征在于，所述试验水箱底部外壁焊接有支撑柱，所述支撑柱为3个且互呈120°均匀排列，所述支撑柱采用304不锈钢。