[发明专利]一种研究超高温稀有气体流动换热特性的实验装置及方法

权利要求书

1.一种研究超高温稀有气体流动换热特性的实验装置，其特征在于：包括由稀有气体储气瓶组(A1)、加热流动换热实验段(A2)、冷却流动换热实验段(A3)、气水换热器(A4)、高压气体泵(A5)、真空泵(A6)以及控制稀有气体流量的阀门、连接不同部件的气体管道组成的气体回路；所述稀有气体储气瓶组(A1)依次通过气体减压阀(101)、第一气体控制阀(111)与加热流动换热实验段(A2)进口端相连接；加热流动换热实验段(A2)进口端通过第二气体控制阀(112)与冷却流动换热实验段(A3)气体侧出口端相连接；加热流动换热实验段(A2)出口端直接与冷却流动换热实验段(A3)气体侧进口端相连；冷却流动换热实验段(A3)气体侧出口端分两路，一路通过第三气体控制阀(113)、气体止回阀(102)与真空泵(A6)相连接，另一路通过第四气体控制阀(114)、气体背压阀(103)与气水换热器(A4)气体侧进口端相连接；气水换热器(A4)气体侧出口端直接与高压气体泵(A5)相连接，并通过第五气体控制阀(115)连接加热流动换热实验段(A2)进口端；还包括由油水换热器(B1)、储油罐(B2)、油泵(B4)以及控制冷却油流量的阀门及连接不同部件的输油管道组成的冷却油回路；所述油水换热器(B1)一侧连接冷却油回路，另一侧连接冷却水回路；油水换热器(B1)冷却油侧出口端直接与储油罐(B2)相连接；储油罐(B2)直接与油泵(B4)相连接；油泵(B4)则通过冷却油控制阀(211)与气体回路冷却流动换热实验段(A3)冷却油侧进口端相连接；气体回路的冷却流动换热实验段(A3)冷却油侧出口端则与油水换热器(B1)冷却油侧进口端相连接；还包括由水塔(C1)、水泵(C2)以及控制冷却水流量的阀门及连接不同部件的输水管道组成的冷却水回路；所述水塔(C1)的进水端直接与气体回路的气水换热器(A4)冷却水侧出口端、冷却油回路的油水换热器(B1)的冷却水侧出口端相连接；水塔(C1)的出水端通过水泵(C2)、第一水控制阀(311)之后分两路，一路通过第二水控制阀(312)与气体回路的气水换热器(A4)的冷却水侧进口端相连接，另一路通过第三水控制阀(313)与冷却油回路的油水换热器(B1)的冷却水侧进口端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种研究超高温稀有气体流动换热特性的实验装置，其特征在于：所述气体回路中，稀有气体储气瓶组(A1)数量为3个，能够在线进行任一稀有气体储气瓶的更换，能够更换不同种类的气体，包括氩气、氦气稀有气体；稀有气体储气瓶组(A1)的气体通过气体减压阀(101)控制出口压力，通过第一气体控制阀(111)控制进入气体回路的流量；进入气体回路的气体经过加热流动换热实验段(A2)、冷却流动换热实验段(A3)气体侧到达冷却流动换热实验段(A3)气体侧出口端，或通过第二气体控制阀(112)直接由加热流动换热实验段(A2)进口端到达冷却流动换热实验段(A3)气体侧出口端；后经过第四气体控制阀(114)、气体背压阀(103)、气水换热器(A4)气体侧、高压气体泵(A5)、第五气体控制阀(115)到达加热流动换热试验段(A2)进口端，形成气体循环流动回路；当实验初次启动，气体回路需充入实验用稀有气体时，气体回路中原有气体则经过第三气体控制阀(113)、气体止回阀(102)、真空泵(A6)排放至大气中，将气体回路抽真空，排除杂质气体。

3.根据权利要求1所述的一种研究超高温稀有气体流动换热特性的实验装置，其特征在于：所述加热流动换热实验段(A2)为钨合金材料圆管，外包绝热绝缘材料，通过加载直流电的形式直接对钨合金材料圆管进行加热，将钨合金材料圆管内的稀有气体加热到超高温状态及以上，达到超高温工况，用于研究稀有气体超高温工况下的加热流动换热特性；连接加热流动换热实验段(A2)出口端与冷却流动换热实验段(A3)气体侧进口端的气体通道同样为钨合金材料，保证气体通道超高温工况下的结构强度。