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原文传递一种带有静态质量标定装置的液态铅铋流动换热实验装置

专利名称：	一种带有静态质量标定装置的液态铅铋流动换热实验装置
摘要：	本发明公开了一种带有静态质量标定装置的液态铅铋流动换热实验装置，包括铅铋热工水力实验主回路、电磁流量计静态质量标定装置、电加热系统、导热油系统、气体系统和数据采集系统。铅铋热工水力实验主回路包括储铅罐、加热试验段、管壳式换热器、稳压罐、电磁泵和电磁流量计。静态质量标定装置包括电磁流量计、换向器、铅铋称重罐及称重装置。电加热系统包括电加热丝，电加热棒及可变功率调压器，用以铅铋加热及回路预热。导热油冷却系统包含管壳式换热器、油‑水换热器、导热油箱及导热油泵，用以保持回路的热平衡。气体系统包括惰性气体缓冲罐和真空泵，用以气体置换。数据采集系统包括数据采集卡、温度传感器、压差传感器及电磁流量计，用以记录实验数据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	王成龙;李子昂;杨宇鹏;秋穗正;苏光辉;田文喜
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-26T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-28T00:00:00+0800
申请号：	CN202310925967.X
公开号：	CN117129518A
代理机构：	西安智大知识产权代理事务所
代理人：	何会侠
分类号：	G01N25/20;G01F25/10;G;G01;G01N;G01F;G01N25;G01F25;G01N25/20;G01F25/10
申请人地址：	710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号
主权项：	1.一种带有静态质量标定装置的液态铅铋流动换热实验装置，其特征在于：包括铅铋热工水力实验主回路、电磁流量计静态质量标定装置、电加热系统、导热油冷却系统、气体系统和数据采集系统；所述铅铋热工水力实验主回路由储铅罐(101)、加热试验段(102)、管壳式换热器(103)、稳压罐(104)、电磁泵(105)和电磁流量计(106)组成，各设备依次通过主管道连接，铅铋热工水力实验主回路各部件分层布置；储铅罐(101)用以加热熔化铅铋合金；加热试验段(102)用于模拟铅铋快堆堆芯燃料棒；稳压罐(104)用以电磁流量计标定时保持主回路压力稳定；主回路启动时，高温液态铅铋依次经过加热试验段(102)、管壳式换热器(103)、稳压罐(104)、电磁泵(105)、电磁流量计(106)和换向器(201)进行循环流动，实验结束后，铅铋回流入储铅罐中(101)；所述电磁流量计静态质量标定装置由换向器(201)、铅铋称重罐(202)和称量装置(203)组成；换向器(201)用以调节铅铋流向主回路或铅铋称重罐(202)；铅铋称重罐(202)用以装载高温液态铅铋，称量装置(203)用以称量在规定标定时间内流入铅铋称重罐(202)的总质量；所述电加热系统包含电加热棒、电加热丝及可变功率调压器；实验装置中管道及阀门缠绕电加热丝，通过可变功率调压器进行控制，用以回路及铅铋预热；电加热棒安装于加热试验段(102)中，通过可变功率调压器进行功率控制，用以调节加热试验段出口温度；所述导热油冷却系统由管壳式换热器(103)、油-水换热器(301)、导热油箱(302)和导热油泵(303)组成；通过导热油泵(303)将导热油从导热油箱(302)泵入管壳式换热器(103)的二次侧，被一次侧高温液态铅铋加热后流经油-水换热器(301)被二次侧冷却水冷却，返回导热油箱(302)，完成导热油冷却系统内高温导热油循环；所述气体系统由惰性气体缓冲罐(401)和真空泵(402)组成，用以回路抽取真空状态并通过惰性气体置换的方式将高温液态铅铋由储铅罐(101)压入主回路中；所述数据采集系统由采集卡及主回路中布置的温度传感器、压差传感器、电磁流量计(106)组成，通过采集线路将测点参数传输至采集卡，并由计算机进行温度、压力、压差及流量参数的监测与记录；温度传感器设置于电加热棒(506)处，压力传感器布置于电加热棒(506)两端处，电磁流量计(106)布置于电磁泵(105)和换向器(201)之间，通过管道与前后设备连接。 2.根据权利要求1所述一种带有静态质量标定装置的液态铅铋流动换热实验装置，其特征在于：所述加热试验段(102)为7棒束试验段，包括试验段(501)，试验段(501)与上腔室(502)和下腔室(503)连接，试验段(501)六角套管内的7根电加热棒(506)由定位格架(504)固定。 3.根据权利要求1所述一种带有静态质量标定装置的液态铅铋流动换热实验装置，其特征在于：所述储铅罐(101)在回路启动前在其内通过电加热棒将铅铋融化至液态，并通过惰性气体压差驱动进入铅铋热工水力实验主回路。 4.根据权利要求1所述一种带有静态质量标定装置的液态铅铋流动换热实验装置，其特征在于：所述实验装置通过电磁泵(105)提供驱动压头为主回路液态铅铋流动循环提供动力，并由电磁流量计(106)测量输出流量信号；电磁泵(105)通过PI控制器(701)调节输出功率，改变主回路液态铅铋流量；电磁流量计(106)所输出的流量信号进入PI控制器(701)，通过判断流量的增减来控制电磁泵(105)的频率：当流量增大时，减小电磁泵(105)频率，使流量减小；当流量减小时，增大电磁泵(105)频率，使流量增大；从而保持回路流量稳定。 5.根据权利要求1所述一种带有静态质量标定装置的液态铅铋流动换热实验装置，其特征在于：所述电磁流量计静态质量标定装置采用的换向器(201)由气缸驱动改变挡板位置，在电磁流量计(106)标定开始前将铅铋导向主回路，标定时换向将铅铋导向称重罐(202)，标定结束后再次换向将铅铋导向主回路。 6.根据权利要求1所述一种带有静态质量标定装置的液态铅铋流动换热实验装置，其特征在于：所述电磁流量计静态质量标定装置采用静态质量法，即在标定时间间隔内，根据液态铅铋通过换向器(201)进入铅铋称重罐(202)前后分别得到的重量来计算所收集液态铅铋净质量，从而得出主回路质量流量，对电磁流量计(106)进行标定，当标定结束后，待称量装置(203)示数稳定后记录读数。 7.根据权利要求6所述一种带有静态质量标定装置的液态铅铋流动换热实验装置，其特征在于：采用静态质量法进行电磁流量计标定的步骤如下：步骤1.主回路启动，换向器(201)挡板位于主回路侧，液态铅铋流经加热试验段(102)、管壳式换热器(103)、缓冲罐(104)、电磁泵(105)、电磁流量计(106)、换向器(201)，回到加热试验段(102)进行循环流动；步骤2.当电磁流量计(106)示数稳定后记录读数且标定开始，换向器(201)挡板移动至铅铋称重罐侧并开始计时，液态铅铋流经换向器(201)进入铅铋称重罐(202)；步骤3.当达到规定标定时间，标定结束，换向器(201)挡板移动至主回路侧并结束计时，液态铅铋流经换向器(201)进入主回路管道循环流动；步骤4.待称量装置(203)示数稳定后记录读数，由规定标定时间和所收集液态铅铋净质量推算出质量流量并记录；步骤5.通过改变电磁泵(105)频率改变主回路流量，重复上述标定过程，得到电磁流量计(106)示数和主回路流量关系曲线，完成对电磁流量计(106)的标定。