[发明专利]一种蒸汽发生器倾斜管束换热实验装置及方法

权利要求书

1.一种蒸汽发生器倾斜管束换热实验装置，其特征在于：包括矩形套管(6)，依次焊接在矩形套管(6)下部的入口渐扩段(3)和入口接管(1)，依次焊接在矩形套管(6)上部的出口渐缩段(9)和出口接管(10)，所述实验装置通过入口接管(1)和出口接管(10)与试验管道系统相连接，入口接管(1)和出口接管(10)上分别焊接有热电偶(2)；所述矩形套管(6)由四个矩形钢板即第一矩形钢板(6-1)、第二矩形钢板(6-2)、第三矩形钢板(6-3)和第四矩形钢板(6-4)焊接而成，所述第一矩形钢板(6-1)和第三矩形钢板(6-3)为对称面，对应矩形短边，所述第二矩形钢板(6-2)和第四矩形钢板(6-4)为对称面，对应矩形长边；所述第一矩形钢板(6-1)和第三矩形钢板(6-3)上对应位置开有供加热管束(8)插入的通孔，通孔内部刻有螺纹，所述对应通孔连线与第一矩形钢板(6-1)和第三矩形钢板(6-3)长边之间的角度为45°，采用倾斜插入的加热管束(8)模拟蒸汽发生器倾斜管束；所述矩形套管(6)下部安装有整流件(4)；所述第二矩形钢板(6-2)上对应加热管束(8)和整流件(4)之间的位置以及加热管束(8)和出口渐扩段(9)之间的位置分别开有一个取压孔，取压孔内插入测压组件(5)，用来测量加热管束进出口的压力。

2.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器倾斜管束换热实验装置，其特征在于：所述实验装置的表面设置有预设厚度的保温层。

3.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器倾斜管束换热实验装置，其特征在于：所述加热管束(8)从矩形套管(6)外部预留通孔处斜向下插入，其上部与通孔之间通过螺纹固定，下部通孔中布置有端塞(7)，防止工质流出，所述端塞(7)与通孔之间通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器倾斜管束换热实验装置，其特征在于：所述加热管束(8)采取交错布置的方式，总共布置25排，所述加热管束(8)分为奇数排管束(8-1)和偶数排管束(8-2)，所述奇数排管束(8-1)是由三根电加热棒(8-3)和两边各一根半圆管组成，矩形套管(6)内壁面上布置半圆管，目的是减少旁通流量的损失，偶数排管束(8-2)每排四根电加热棒(8-3)；所述电加热棒(8-3)为单头电加热棒，分为中间的加热段区域(8-3-1)和两端的不加热冷段区域(8-3-2)；所述第二矩形钢板(6-2)上从下端数对应加热管束第六排和第十排的位置分别开有一个取压孔，取压孔内插入测压组件(5)；所述奇数排管束(8-1)中间的电加热棒在其中心截面沿周向布置4个中心对称的热电偶(2)；所述热电偶(2)布置在电加热棒内壁面，测量其内壁面温度，最终通过环形壁面导热公式推导外壁面温度，目的是防止过多热电偶引线影响流动。

5.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器倾斜管束换热实验装置，其特征在于：所述整流件(4)为多孔板整流件，包括三排共24个通道，目的是确保进入倾斜换热管束区域的流体流向与矩形套管(6)的中轴线平行。

6.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器倾斜管束换热实验装置，其特征在于：所述的热电偶(2)和测压组件(5)与整个实验装置的数据采集系统连接，为蒸汽发生器倾斜管束换热特性的分析提供实验支撑。

7.权利要求1至6任一项所述的一种蒸汽发生器倾斜管束换热实验装置的实验方法，其特征在于：所述实验装置链接在试验系统的管道上，不同温度和流量的单相水或蒸汽-水两相流体通过入口接管(1)进入实验装置，经过整流件(4)整流，流过加热管束(8)区域与加热管束换热，然后从出口接管(10)流出；流体进出口温度由安装在进口接管(1)和出口接管(10)处的热电偶(2)测得，流体进出加热管束段的压力和压差由插入取压孔内的测压组件(5)测得，热电偶件(2)和测压组件(5)的数据由试验管道系统的数据采集装置记录。