[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

说明书

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，该装置包括由储气瓶组、加热实验段、冷却实验段、气水换热器、高压气体泵、真空泵、气体管道以及管道上的阀门组成的气体回路；由储油箱、油泵、油水换热器、输油管道以及管道上的阀门组成的冷却油回路；由水塔、水泵、输水管道以及管道上的阀门组成的冷却水回路；用来模拟超高温气体反应堆内稀有气体流动换热特性；实验回路采用了高压气体泵，并同时设置有加热实验段与冷却实验段，实现了针对于高温稀有气体不同状态下的加热流动换热特性实验研究与冷却流动换热特性实验研究，本发明装置能够承受超高温稀有气体工况，同时兼顾了实验装置的经济性，实验过程操作简单，实验回路具有安全可靠性。

技术领域

本发明涉及超高温气体反应堆热工水力技术领域，具体涉及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。

背景技术

超高温气冷堆具有电能转换效率高、潜在应用市场巨大等优势，是具有发展潜力的新型核反应堆堆型，近几年得到研究人员的持续关注。

稀有气体作为超高温气冷堆内的工质气体，其在堆芯内部的加热流动换热特性以及堆芯外部能量转换/转移过程中的冷却流动换热特性是超高温气冷堆内的重要的热工水力现象。在反应堆堆芯，作为工质的稀有气体需要被加热到超高温状态及以上，并发生膨胀。稀有气体超高温情况下的流动换热特性以及流动阻力特性对于超高温气冷堆堆芯设计具有重要意义。在反应堆堆芯外部，被加热到超高温状态及以上的稀有气体与二回路工质进行冷却流动换热，温度降低，压力下降。稀有气体在超高温状态下进行热传递的冷却换热特性对于二回路换热器的设计具有重要意义。稀有气体超高温工况下的加热流动换热特性以及冷却流动换热特性对于优化超高温气冷堆设计具有重要意义。

针对上述研究思路，现有的国内外研究方案存在以下不足：1)缺少针对于超高温稀有气体的研究实验装置；2)实验装置无法在超高温工况下长时间稳定运行；3)实验装置全部采用钨合金，造价昂贵。这些设计弊端限制了对超高温稀有气体流动换热特性的深入研究，阻碍了超高温气冷堆的发展。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，对超高温稀有气体流动换热特性开展综合性实验，本发明的目的在于提供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，为研究超高温稀有气体的流动换热特性提供一套完整有效的实验方案。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：