[发明专利]一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置

说明书

本发明的目的在于提供一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置，包括板状燃料元件组和铜排组，所述板状燃料元件组包括板状燃料元件外壳、上腔室壁、下腔室壁，板状燃料元件外壳里设置不锈钢加热板，不锈钢加热板的上端位于上腔室里，不锈钢加热板的下端位于下腔室里；所述铜排组包括正极铜法兰、负极铜法兰，正极铜法兰通过正极铜板连接不锈钢加热板，负极铜法兰通过负极铜板连接不锈钢加热板；板状燃料元件外壳上端和下端分别连接进水腔和出水腔，进水腔连接进水管，出水腔连接出水管。本发明可以真正有效、高精度的进行板状燃料元件多矩形通道的实验研究，模拟出板状燃料元件各通道间流动传热特性的影响，成本低廉，易于加工。

技术领域

本发明涉及的是一种可视化实验装置，具体地说是模拟加热条件下的可视化实验装置。

背景技术

板状燃料元件不同于常规的圆管通道，其内包含多个平行的矩形通道。近年来，虽然学者们针对圆管内经典的流动传热关联式能否有效预测板状燃料元件内的热工参数进行了大量研究，但是仍未得到统一的结论。板状燃料元件作为反应堆内的关键部件，其内的热工水力特性对反应堆的安全运行和设计至关重要。然而，因为板状燃料元件复杂的结构，学者们多数只能对单个矩形通道进行实验研究，但是单个矩形通道无法模拟出板状燃料元件内各矩形通道间的相互影响；尽管学者们对板状燃料元件进行了大量的数值模拟研究，但是数值模拟结果过于保守，还需要大量的板状燃料元件的实验数据进行佐证，因此需要设计一种装置可以有效模拟出板状燃料元件多通道内的流动传热特性。但是板状燃料元件不同于常规的流道，其内各矩形流道狭窄且长，各矩形通道的间隙仅为1-3mm，流道长度可达600mm，且各通道间互不相通，在加热条件下狭小的空间内容易产生气泡吸附在加热板表面，且板状燃料元件在加工组装中易发生加工偏差以及长期使用时易发生变形弯曲，都会对板状燃料元件的实验数据引入误差，因此在采用常规测量手段对其内部流动传热特性进行测量的同时，还需要对通道间的流体行为、各矩形通道间的加工差异、和加热板变形弯曲率等参数进行监测。所以可将可视化测量手段应用其中，但这更增加了板状燃料元件的设计要求。不仅要设计一种可以真正模拟板状燃料元件多通道的本体，还需在加热条件下对各通道内的流体行为和各燃料板的状态进行监测，实现对板状燃料元件内流动传热特性的有效、高精度的测量，从而揭示其内的流动传热机理，给板状燃料元件的设计和反应堆的安全运行提供参考。

发明内容

本发明的目的在于提供可以有效、高精度的进行板状燃料元件多矩形通道的实验研究，模拟出板状燃料元件各通道间流动传热特性影响的一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种加热条件下的板状燃料元件可视化测量实验装置，其特征是：包括板状燃料元件组和铜排组，所述板状燃料元件组包括板状燃料元件外壳、上腔室壁、下腔室壁，上腔室壁固定在板状燃料元件外壳的上方，下腔室壁固定在板状燃料元件外壳的下方，板状燃料元件外壳里设置不锈钢加热板，不锈钢加热板之间加入绝缘连接块和铜连接块从而实现串联连接，不锈钢加热板的上端位于上腔室壁形成的上腔室里，不锈钢加热板的下端位于下腔室壁形成的下腔室里；所述铜排组包括正极铜法兰、负极铜法兰，正极铜法兰通过正极铜板连接不锈钢加热板，负极铜法兰通过负极铜板连接不锈钢加热板；板状燃料元件外壳上端和下端分别连接进水腔和出水腔，进水腔连接进水管，出水腔连接出水管。

本发明还可以包括：

1、上腔室壁与板状燃料元件外壳之间设置加热板上定位板，下腔室壁与板状燃料元件外壳之间设置加热板下定位板，不锈钢加热板通过加热板上定位板、加热板下定位板形成相互平行的矩形通道。

2、上腔室壁顶部开设排气孔。

3、板状燃料元件外壳和不锈钢加热板侧面开设用于热电偶测量各加热板沿流向不同位置处的温度变化的测温孔。

4、上腔室壁和下腔室壁采用透明材料，板状燃料元件外壳采用耐高温绝缘材料。