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原文传递自然冷却流动传热特性研究实验系统及方法

专利名称：	自然冷却流动传热特性研究实验系统及方法
摘要：	本发明提供了一种自然冷却流动传热特性研究实验系统及方法，涉及实验装置技术领域，该方法包括：实验本体、矩形通道、相关支撑结构、直流电源、测量仪表及数据采集系统；相关支撑装置用于支撑整个实验本体；实验本体与直流电源相连接，矩形通道和测量仪表相连接，数据采集系统负责采集测量仪表的相关数据；矩形通道外壁包裹有保温层。本发明能够精细的监测核反应堆燃料组件内的温度分布，探究燃料组件升温过程的瞬态特性的问题，具有实验数据精度高、安全性好、操作方便等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海交通大学
发明人：	刘茂龙;顾汉洋;王小文;肖瑶;刘利民
专利状态：	有效
申请日期：	2021-11-26T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-01T00:00:00+0800
申请号：	CN202111425109.6
公开号：	CN114113211A
代理机构：	上海汉声知识产权代理有限公司
代理人：	胡晶
分类号：	G01N25/20;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/20
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种自然冷却流动传热特性研究实验系统，其特征在于，包括：实验本体、矩形通道、相关支撑结构、直流电源、测量仪表及数据采集系统；所述相关支撑装置用于支撑整个实验本体；所述实验本体和直流电源相连接，矩形通道与测量仪表相连接，数据采集系统负责采集测量仪表的相关数据；所述矩形通道外壁包裹有保温层。 2.根据权利要求1所述的自然冷却流动传热特性研究实验系统，其特征在于，所述系统还包括：入口通道；实验过程中确定入口空气流速采用缩减流量测量处空气流通截面的方法，提升测量处的空气流速，在入口矩形通道下端补接一段渐扩段，渐扩段入口处接有DN50圆管，用于安装空气流量测量装置；圆管侧面装有热线风速仪，用于测量入口空气流速；热线风速仪固定在滑动导轨上，通过滑动导轨的控制系统调节测量点位置，获得圆管内径向流速分布数据。 3.根据权利要求1所述的自然冷却流动传热特性研究实验系统，其特征在于，所述系统中采用试验段加热方式，具体包括：实验本体是压水堆全尺寸燃料组件，内含多根核燃料棒，将燃料组件的多根燃料棒更换为相同外径的电加热棒，且加热棒的加热长度与原燃料棒活性区长度相同，在加热段区间内，加热棒上各个位置的功率均匀分布。 4.根据权利要求3所述的自然冷却流动传热特性研究实验系统，其特征在于，所述实验过程中通过调节电加热棒的功率来模拟乏燃料的衰变热。 5.根据权利要求1所述的自然冷却流动传热特性研究实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括布置棒束壁面热电偶，即部分加热棒上安装有测量加热棒壁面温度的热电偶。 6.根据权利要求5所述的自然冷却流动传热特性研究实验系统，其特征在于，所述热电偶的安装方法为：在加热棒表面沿轴向开若干微型槽，再将热电偶包括其补偿导线埋入微型槽内，热电偶测量端固定在设计的测温高度上，最后将槽口封装焊接，并保证加热棒外壁光滑整齐。 7.根据权利要求1所述的自然冷却流动传热特性研究实验系统，其特征在于，所述实验过程中为验证对称性，特设置一根对称性校验加热棒，其热电偶布置位置与径向测温组相同，对比该校验加热棒和其他加热棒上的温度数据，校验燃料组件内温度场的对称性。 8.根据权利要求1所述的自然冷却流动传热特性研究实验系统，其特征在于，所述系统还包括布置燃料组件子通道流体温度测量热电偶：在矩形通道壁面开有多个小孔，将多个空气温度探针式热电偶分别固定在能够滑动的滑动导轨上通过小孔测量通道内空气的温度，通过控制滑动导轨测量不同径向位置的空气温度，与棒束的壁温平面组成一个完整的测温平面。 9.根据权利要求1所述的自然冷却流动传热特性研究实验系统，其特征在于，所述系统还包括布置矩形通道外壁热电偶：将裸丝N型热电偶固定在矩形通道外壁面上，测量矩形通道温度；在燃料组件支撑底板高度和矩形通道上部出口高度分别布置多个N型热电偶，测量当地环境温度；在燃料组件支撑底板高度布置湿度计，测量当地环境相对湿度。 10.一种自然冷却流动传热特性研究实验方法，其特征在于，基于权利要求1所述的自然冷却流动传热特性研究实验系统，包括：步骤S1：检查实验本体、直流电源、各测量仪表及数据采集系统能否正常工作；步骤S2：开启直流电源，调整加热功率至设计工况，开始加热；步骤S3：加热过程中持续采集数据；步骤S4：持续加热24小时，若其间有温度测点超过400℃，则立即停止加热；步骤S5：自然冷却实验本体至室温后，开始下一功率工况，直至完成全部设计工况。
所属类别：	发明专利