[发明专利]一种用于液态金属局部流速测量的电磁探针及其标定装置

说明书

本发明公开了一种用于液态金属局部流速测量的电磁探针及其标定装置，该电磁探针包括耐高温永磁体、耐高温绝缘基体、耐高温金属电极、漆包电极线、保护套管、耐高温结构胶；其标定装置包括可调速旋转平台、环形容器、电加热器、电磁探针、信号放大系统、信号采集系统、透明护罩和温度计。电磁探针标定装置通过测量电磁探针在不同的液态金属流速下产生的动生电动势，拟合得出液态金属流速和动生电动势之间的关系式，实现电磁探针的标定。经过标定的电磁探针根据标定装置得出的液态金属流速和动生电动势之间的关系进而间接地得出探头处液态金属流速。该套装置可以实现液态金属局部流速的测量。

技术领域

本发明属于液态金属流动特性实验研究领域，具体涉及一种用于测量液态金属局部流速的电磁探针及其标定装置。

背景技术

液态金属冷却反应堆，指采用液态金属作为冷却剂的一种新概念反应堆，具有热效率高、运行压力低、固有安全性好、核燃料增殖和核废料嬗变等诸多优点，为第四代反应堆中最具前景的堆型之一。

由于液态金属和传统轻水冷却剂在理化特性上的巨大差异，基于轻水冷却剂得出的研究经验不可直接套用，需对液态金属在反应堆内不同种类流动通道中的流动特性开展实验研究，从而为液态金属冷却反应堆的设计和安全分析提供参考。

现有液体流速测量装置有皮托管、激光粒子成像仪、孔板流量计、涡街流量计、电磁流量计等。然而上述设备应用于液态金属流速测量时，都或多或少存在一些不足：皮托管结构精细，取压孔十分细小，极易因液态金属局部凝固或因流场中存在固体杂质而堵塞取压孔；由于大部分液态金属均不透明，因此激光粒子成像仪无法应用；孔板流量计、涡街流量计和电磁流量计可测出流通截面平均流速，但无法测出流动通道中局部流速。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于液态金属局部流速测量的电磁探针及其标定装置，该套装置适用于不同类型流动通道中液态金属局部流速的测量，可有效地测出液态金属在不同种类流动通道中的流速分布，不仅可用于液态金属流动特性的研究，还可以为液态金属冷却反应堆的设计、安全分析以及数值模拟程序的验证提供参考。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于液态金属局部流速测量的电磁探针，所述用于液态金属局部流速测量的电磁探针1包括用于在高温环境下提供磁场的耐高温永磁体1-1、用作固定架的耐高温绝缘基体1-2、用于探测动生电动势的耐高温金属电极1-3、用于传输动生电动势信号的耐高温漆包电极线1-4、耐高温保护套管1-5以及用于粘接、密封各部件的耐高温结构胶1-6；

所述耐高温绝缘基体1-2由耐高温绝缘材料制成，且具有安放耐高温永磁体 1-1的中心孔和供耐高温金属电极1-3穿过的两个边缘小通孔，所述耐高温永磁体1-1安插在耐高温绝缘基体1-2的中心孔中，耐高温永磁体1-1和耐高温绝缘基体1-2之间的空隙通过耐高温结构胶1-6填充密封；所述耐高温金属电极1-3 具有两根，分别穿过耐高温绝缘基体1-2的边缘小通孔并伸出耐高温绝缘基体1-2，耐高温金属电极1-3和耐高温绝缘基体1-2之间的空隙通过耐高温结构胶1-6填充密封，且耐高温结构胶1-6不覆盖耐高温金属电极1-3头部探测端；耐高温金属电极1-3尾部接线端连接耐高温漆包电极线1-4；所述耐高温绝缘基体1-2安插在耐高温保护套管1-5底部，耐高温绝缘基体1-2和耐高温保护套管1-5之间的空隙使用耐高温结构胶1-6填充密封。

所述耐高温绝缘基体1-2的中心孔直径不大于3mm，两个边缘小通孔的直径不大于1mm，分别位于中心孔的两侧。

所述耐高温金属电极1-3头部探测端伸出耐高温绝缘基体1-2的长度不超过 1mm。

所述耐高温金属电极1-3尾部接线端连接的耐高温漆包电极线1-4外部包覆耐高温的绝缘漆，确保在高温情况下所述耐高温漆包电极线1-4与外界的绝缘。

所述耐高温永磁体1-1为轴向充磁的圆柱形永磁体，且直径不超过2mm。