[实用新型]一种可视化窄矩形自然循环系统

说明书

技术领域

本实用新型属于热工水力安全领域，特别涉及一种可视化窄矩形自然循环系统。

背景技术

自然循环在工业各个领域具有重要的利用价值。比如在火电中，有自然循环锅炉；而在核电中，则利用自然循环在严重事故时导出堆芯余热、保证核反应堆的安全；特别是第三代先进反应堆AP1000更多地采用了自然循环技术。在军事方面利用自然循环，省去了传统的循环动力泵，能增加潜艇隐蔽性，增强其战略意义。另外，窄矩形通道能强化传热，减小换热的体积，使结构变得紧凑。因此窄矩形通道的自然循环有重要的学术和工程意义。

但是，自然循环自身形成的一些机理人们还没有充分的了解，如欠热沸腾起始点（ONB）、临界热流密度（CHF）以及通道内流型转换等问题，这些是影响自然循环安全性的重要问题。由于自然循环是依靠自身的特点，耦合了温度、压力以及管道特性等因素，最终在回路中形成不需要泵等其他外在动力源的流动。由于自然循环对加热量和流动条件十分敏感，因此各种微小的扰动因素，都可能引起自然循环的质量流量、流型等较大的波动。质量流量的改变在很大程度上会危及导出热量的安全性，最终可能导致CHF的发生。

由于设计与加工的困难，现在研究自然循环的系统多是全封闭，没有可视化窗口；或者是在封闭的窗口上开几个小口以进行观察流动现象；或者在可视化窗口的长度上远远小于1000mm。虽然通过其它办法进行测量，但无法实现直接观察，结论并不直观和精确，会局限工程运行及科学实验研究。

实用新型内容

本实用新型针对上述缺陷公开了一种可视化窄矩形自然循环系统。

一种可视化窄矩形自然循环系统的结构如下：预热段、矩形通道可视化加热段、冷凝器和涡轮流量计通过管路装配在一起，从而形成了回路，预热段位于该回路的底部，矩形通道可视化加热段位于该回路的左侧，冷凝器位于该回路的顶部，涡轮流量计位于该回路的右侧；水箱通过第一阀门和管路与预热段装配在一起，氮气瓶、第二阀门和稳压罐通过管路装配在一起，稳压罐通过管路与冷凝器和涡轮流量计装配在一起，水泵、浮子流量计和冷凝器通过管路装配在一起；

氮气瓶、水泵和水箱都置于地面。

所述水箱装有去离子水。

所述预热段呈圆柱形，预热段中装有8个加热管，每个加热管的额定功率为5kW；预热段的加热功率为0kW到40kW。

所述可视化窄矩形自然循环系统的最高点距离地面3.3m。

所述管路为无缝钢管，其外径为32mm，内径为25mm。

所述矩形通道可视化加热段的结构如下：钢板、石英玻璃通过螺栓固定在一起；密封垫片、密封薄垫和加热板三者紧密地装配在一起，密封垫片、密封薄垫和加热板三者均位于钢板和石英玻璃之间；

温控装置敷设在钢板上；

石英玻璃的长度为1000mm，宽度为40mm；

石英玻璃上开槽形成流动通道，其横截面尺寸为40mm×2mm；

钢板背面敷设有20个热电偶，这20个热电偶等距离分布；

钢板外面包裹着珍珠岩材料；

螺栓上包裹着绝缘材料。

所述加热板的长度为1000mm；所述热电偶为铠装热电偶。

所述矩形通道可视化加热段与管路的连接处包裹着绝缘材料；

所述矩形通道可视化加热段的加热功率最大值为30kW。

所述水箱的容积为0.15m³；

所述氮气瓶的型号为GB/8980；

所述稳压罐为隔膜式气压罐；

所述涡轮流量计的型号是LW-10，量程为0-1200L/H；

所述浮子流量计型号为LZB-苏制05000132。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型解决了在一定压力、较高温度下的安全稳定运行难题，将可视化窗口的长度做到了1000mm，可以更全面、方便、安全的对流动现象进行观察和记录

本实用新型利用高速摄像仪可对流动通道内的现象进行观察并记录，有利于直观、准确地握通道内的流动状况。可实现一定压力和较高温度下的长期运行，系统安全可靠，有助于总体机械设备构造、工程实验、热工水力科学研究。

附图说明

图1为可视化窄矩形自然循环系统图；

图2为矩形通道可视化加热段的立体图；

图3a为矩形通道可视化加热段的截面图；

图3b为矩形通道可视化加热段的截面放大示意图；

图4为热电偶分布示意图。

具体实施方式