[发明专利]氟盐冷却球床高温堆堆芯流动换热模拟实验系统

权利要求书

1.氟盐冷却球床高温堆堆芯流动换热模拟实验系统，其特征在于：由主回路及冷凝回路构成；

主回路包括导热油预热段(1)、膨胀槽(10)、膨胀管(5)、传热实验段(7)、流动阻力实验段(8)和管壳式换热器(9)；冷凝回路包括冷却塔(11)、冷却水箱(12)和离心泵(13)；导热油预热段(1)出口管路分为两路，一路同时与传热实验段(7)和流动阻力实验段(8)进口连通，另一路与传热实验段(7)和流动阻力实验段(8)出口连通后接入管壳式换热器(9)热液体入口，管壳式换热器(9)热液体出口通过管路依次与冷却塔(11)、冷却水箱(12)连通，冷却水箱(12)通过管路与管壳式换热器(9)冷液体入口连通，离心泵(13)安装在冷却水箱(12)和管壳式换热器(9)之间，管壳式换热器(9)冷液体出口通过管路与导热油预热段(1)入口连通，管壳式换热器(9)冷液体出口与导热油预热段(1)入口管路上安装有导热油高温循环泵(2)并连接有排油管(4)，膨胀槽(10)出口通过膨胀管(5)与导热油预热段(1)进口连通，导热油预热段(1)出口管路通过排气管(6)再与膨胀槽(10)连通；

传热实验段(7)包括竖直设置两端开口的聚四氟乙烯管，聚四氟乙烯管内由下至上分别填充玻璃球(14)、碳钢球(15)以及玻璃球(14)，电磁感应加热系统的电磁感应线圈(16)紧贴缠绕在聚四氟乙烯管外壁，线圈产生的交变磁场在碳钢球(15)内产生感应电流，从而在球体内产生热量，模拟堆芯球型燃料元件释热，聚四氟乙烯管内设置有测温元件；

流动阻力实验段(8)包括不锈钢管，不锈钢管通过上下不锈钢法兰与主回路管路连通衔接，不锈钢管内填充不锈钢球(18)，以模拟氟盐冷却球床高温堆的球型燃料元件，不锈钢管距离底部及顶部一定距离分别开设有引压孔(17)，通过压力变送器及压差变送器测量实验段内的压力以及上下侧引压孔(17)间的压差；

主回路及冷凝回路中各连接管路上均安装有流量计、阀门、压力传感器和热电偶；

不锈钢管和聚四氟乙烯管顶部与底部分别均设置螺纹孔板及不锈钢滤网；

电磁感应线圈(16)采用水冷螺旋式结构，与冷水机内空冷换热器形成闭式冷却回路，空冷换热器管侧设置有风扇对感应线圈进行冷却。

2.根据权利要求1所述的氟盐冷却球床高温堆堆芯流动换热模拟实验系统，其特征在于：传热实验段(7)的测温元件由铠装热电偶及聚四氟乙烯空心球构成，聚四氟乙烯空心球顶部及前后左右四个方向开孔，五个孔在空心球中心连通，一只热电偶穿过空心球固定在空心球内，另一只热电偶从顶部开孔插入空心球，热电偶头部则伸入空心球体内固定。

3.根据权利要求2所述的氟盐冷却球床高温堆堆芯流动换热模拟实验系统，其特征在于：传热实验段(7)靠近上下端各设置一只测温元件，聚四氟乙烯空心球与传热实验段(7)内的碳钢球(15)直径相同，测温热电偶紧贴聚四氟乙烯管内表面从实验段顶部引出。

4.根据权利要求1-3任一项所述的氟盐冷却球床高温堆堆芯流动换热模拟实验系统，其特征在于：导热油预热段(1)由导热油炉本体以及法兰式电加热器构成，法兰式电加热器由不锈钢管焊接而成，并绕制有高电阻电热丝。

5.根据权利要求1所述的氟盐冷却球床高温堆堆芯流动换热模拟实验系统，其特征在于：导热油预热段(1)上设有温度测点，通过温控仪对导热油预热段(1)温度进行控制；导热油预热段(1)上同时设有压力表，导热油预热段(1)压力低于设定值时，通过信号采集系统输出报警信号。

6.根据权利要求1-3任一项所述的氟盐冷却球床高温堆堆芯流动换热模拟实验系统，其特征在于：管壳式换热器(9)管侧壳侧进出口端、流动阻力实验段(8)以及传热实验段(7)进出口均设置T型热电偶。

7.根据权利要求1-3任一项所述的氟盐冷却球床高温堆堆芯流动换热模拟实验系统，其特征在于：导热油预热段(1)入口管路上设有Y型过滤装置。

8.根据权利要求1-3任一项所述的氟盐冷却球床高温堆堆芯流动换热模拟实验系统，其特征在于：碳钢球(15)表面经过发黑处理，镀有薄氧化层。