[发明专利]一种高温气体等温壁面冷却实验矩形实验段

说明书

本发明公开了一种高温气体等温壁面冷却实验矩形实验段，该实验段包括矩形气体通道、肋板、支柱、外环腔、外环腔入口以及外环腔出口。矩形气体通道由气体通道盖板、气体通道U形槽以及盖板侧边密封片组合形成。肋板为回形肋板，均匀焊接在矩形气体通道外壁面。支柱一端带凹槽圆柱，夹持回形肋板并焊接，另一端焊接外环腔内壁。外环腔为圆形管道，外环腔入口设计在外环腔上部，靠近矩形气体通道高温气体入口端，由入口管及入口管法兰构成。外环腔出口设计在外环腔底部，靠近矩形气体通道高温气体出口端，由出口管及出口法兰构成。该实验段可以开展针对于矩形通道内的高温气体在等温壁面下的冷却流动换热实验研究。

技术领域

本发明涉及高温气体等温壁面矩形通道内流动冷却换热特性实验研究，具体涉及一种高温气体等温壁面冷却实验矩形实验段。

背景技术

超高温气冷堆、气冷微堆以及搭载核反应堆的空间站近年来成为国际研究热点与未来核反应堆应用与发展的重点方向。这些新型反应堆的应用无一例外的都采用了气体作为冷却剂，且为了提高能源转换效率，气体在反应堆堆芯内都被加热到了高温高压状态。针对于高温气体的加热流动换热实验在国际及国内开展了一定的实验，设计了相关的实验台架。但是，针对于高温气体的冷却流动换热实验却少有研究人员开展。然而，无论对于超高温气冷堆、气冷微堆还是搭载核反应堆的空间站，经堆芯加热后的高温气体流出堆芯在下一次再次流入堆芯前都要经过冷却过程，高温气体的冷却流动换热过程依然是十分重要的研究内容。

发明内容

为了开展高温气体等温壁面矩形通道内流动冷却换热特性实验研究，本发明的目的在于提供一种高温气体等温壁面冷却实验矩形实验段，满足高温气体在矩形通道内的流动换热需求、应力应变需求，保证实验段的安全性，实现对高温气体在高压状态下在等温壁面矩形通道内流动冷却换热特性实验研究。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高温气体等温壁面冷却实验矩形实验段，包括气体通道盖板1-2、肋板1-3、支柱1-4、气体通道U形槽1-5、盖板侧边密封片1-6、出口管2-2、出口管法兰2-3、外环腔2-4、入口管2-6以及入口管法兰2-5；所述气体通道盖板1-2、气体通道U形槽1-5以及盖板侧边密封片1-6组合形成矩形气体通道1-1，矩形气体通道1-1外套接肋板1-3；外环腔2-4内部插入构成矩形气体通道1-1的气体通道盖板1-2与气体通道U形槽1-5，并安装有肋板1-3与支柱1-4；外环腔2-4与气体通道盖板1-2、气体通道U形槽1-5之间形成冷却剂通道2-1；矩形气体通道1-1气体进出口端由两端封闭的外环腔2-4对气体通道盖板1-2与气体通道U形槽1-5进行支撑，中间部分通过肋板1-3与支柱1-4与外环腔2-4内壁焊接形成支撑；在外环腔2-4靠近矩形气体通道1-1高温气体入口端的上部安装有出口管2-2和出口管法兰2-3，在外环腔2-4靠近矩形气体通道1-1高温气体出口端的下部安装有相同规格的入口管2-6和入口管法兰2-5；从而能够使冷却剂与高温气体流动方向相反，实现充分冷却。

所述气体通道U形槽1-5为两侧带双台阶的U形高温合金钢槽，U形槽第一级台阶1-5-1高度为矩形气体通道1-1高度，U形槽第二级台阶1-5-2高度为气体通道盖板1-2的厚度，气体通道盖板1-2卡接入U形槽第二级台阶1-5-2中，使U形槽第一级台阶1-5-1能够支撑气体通道盖板1-2，在气体通道盖板1-2与U形槽第二级台阶1-5-2侧面之间放置盖板侧边密封片1-6，密封形成矩形气体通道1-1，同时加强气体通道盖板1-2与气体通道U形槽之间的配合。

所述肋板1-3为普通钢材质的回形薄片板，均匀分布在气体通道盖板1-2与气体通道U形槽1-5的外侧，将肋板1-3嵌套在气体通道盖板1-2与气体通道U形槽1-5外侧，并进行焊接固定，用于强化气体通道盖板1-2与气体通道U形槽1-5之间的配合；同时强化矩形气体通道1-1内高温气体与冷却剂通道2-1内冷却剂之间的换热。