[发明专利]一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段及试验方法

说明书

本发明公开了一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段及试验方法，该试验段采用单侧间接电加热，包括流道进口、流道出口、测温孔、加热板、导热铜板、空腔、导热铝板、壳体、外侧视窗、气隙、内侧视窗、矩形窄缝流道及可移动铝块。试验段通过调整腔体的位置分布和尺寸改变矩形窄缝流道内的热流集中位置和热流集中度。外侧视窗、气隙、内侧视窗共同组成可视化窗口，用于观察实验现象。该试验段可以完成多种热流局部集中条件下的矩形窄缝通道可视化试验。

技术领域

本发明涉及矩形窄缝通道内的流动沸腾特性研究领域，具体涉及一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段及试验方法。

背景技术

弥散型板状燃料元件构成的核组件因具有结构紧凑，燃料芯体温度低，较高的换热效率和较深的燃耗等特点，被广泛的应用在一体化反应堆、核动力反应堆和实验用研究堆中。弥散型板燃料元件在运行过程中会出现热流密度局部集中现象，可能导致热流集中区域提前发生沸腾临界。热流局部集中关系到弥散性燃料元件安全可靠性，是安全评审中关注的核心问题之一，亟需摸清热流局部集中对沸腾临界行为特性的影响，获得热流局部集中下沸腾临界的影响因子，为弥散型燃料元件热工水力设计和安全分析提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段及试验方法，为热流局部集中下矩形窄缝通道内的流动沸腾特性研究提供实验装置和方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种热流局部集中下矩形窄缝通道试验段，所述试验段采用单侧间接电加热，包括流道进口1、流道出口2、测温孔3、加热板4、导热铜板5、空腔6、导热铝板7、壳体8、外侧视窗9、气隙10、内侧视窗11、矩形窄缝流道12及可移动铝块13；

壳体8中部加工有矩形窄缝流道12，矩形窄缝流道12一侧的壳体中依次设置钨铼加热板4、导热铜板5和导热铝板7，导热铝板7临近矩形窄缝流道12，且导热铝板7与导热铜板5接触的局部位置开设一个或多个腔体，腔体中放置可移动铝块13，可移动铝块13的中部镂空；可移动铝块13的中部镂空部分以及腔体中未被可移动铝块13填充的部分组成空腔6，通过调整腔体的位置分布和尺寸改变矩形窄缝流道12内的热流集中发生位置及热流集中度；空腔6的调整通过填充与空腔6尺寸相匹配的可移动铝块13来实现：调整可移动铝块13的位置以改变空腔6位置；改变可移动铝块13的类型来改变空腔6尺寸；

矩形窄缝流道12另一侧的壳体去除被外侧视窗9、气隙10、内侧视窗11代替共同组成可视化窗口，用于观察实验现象；气隙10中充入高压惰性气体，高压惰性气体用于平衡内侧视窗11与矩形窄缝流道12、气隙10接触的两侧的压差，使得内侧视窗11只需满足耐高温特性即可；高压惰性气体是热的不良导体，削弱了矩形窄缝流道内的高温工质向外侧视窗9的传热，使得外侧视窗9只需满足耐压特性即可；

所述试验段还包括在壳体8上开设的与矩形窄缝流道12连通的流道进口1和流道出口2以及用于测量导热铝板7温度的多个热电偶插入的测温孔3。

所述可移动铝块13有多种类型，不同类型的可移动铝块的镂空尺寸不同。

所述导热铜板5的厚度为4cm，以保证与导热铝板7接触的面具有均匀的温度分布。

所述壳体8为304不锈钢壳体。

所述加热板4为钨铼加热板。