運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置及方法，所述裝置包括流道板及設置于流道板內的多根加熱棒，各加熱棒的長度方向與流道板的長度方向共向，各加熱棒之間均有用于流體通過的流道，加熱棒均為由導電材料制成圓管，每根加熱棒內均設置有兩個與加熱棒內壁貼合的熱電偶，沿著流道板的長度方向設置有多個測量面，熱電偶均設置在測量面上，且每個測量面上均設置有至少1個熱電偶；所述方法為以上裝置的使用方法。該發明專利技術提供的裝置及方法，可用于高溫、高壓、運動條件下棒束燃料組件堆芯基本熱工水力學問題的實驗研究，模擬測量棒束子通道不同區域處溫度，用于開展高溫、高壓、運動條件下棒束燃料組件堆芯流動與傳熱特性實驗。

Device and method for simulating and measuring wall temperature of heating rod bundle sub channel under moving condition

This invention discloses a heating rod bundle movement under the condition of sub channel simulation of wall temperature measuring device and a method thereof, wherein the heating device comprises a plurality of runner plate arranged on the runner plate and bar in the length direction, the heating rod and runner plate to the heating rod, both for flow of fluid through the the heating rod is, conductive material tube, each with two jointed with the heating rod are arranged in the inner wall of the heating rod thermocouple, multiple measurement surface is arranged along the length direction of the runner plate, the thermocouple are arranged in the measuring surface, and each measurement on the surface of which is provided with at least 1 thermocouple; the method of using the method of above device. The invention provides a device and method, and can be used to study the component under high temperature and high pressure fuel bundle, moving core thermal hydraulic problems, simulation of measuring bundle subchannels in different regions of temperature, used to carry out assembly under high temperature and high pressure, the fuel rod bundle moving core flow and heat transfer characteristics of experiment.

【技術實現步驟摘要】
運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置及方法
本專利技術涉及用于模擬核反應堆工作狀態的模擬裝置
，特別是涉及一種運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置及方法。
技術介紹
不同于常規核反應堆裝置，浮動核電站及核動力艦船在運行時會受海洋條件的影響。受海浪運動的影響，核反應堆裝置經常處于傾斜、搖擺、起伏的情況。運動條件引起的外力會對通道內的流體產生附加力效應。通道內的汽泡群也會受外力影響產生遷徙、移動，改變流體局部的空泡份額和流速，進而影響通道內的局部換熱系數。棒束通道是核電站及核動力裝置常用的反應堆堆芯組件。由于棒束燃料組件結構的特殊性，在運動條件下，子通道之間的攪混和二次流特性更為顯著，通道的傳熱特性研究難度較大。因此，有必要研制一種高溫高壓運動條件下的棒束子通道的壁面測溫裝置及方法，使棒束燃料組件實驗裝置能夠在高溫高壓、運動條件下準確、穩定測量子通道壁面溫度分布。
技術實現思路
本專利技術提供了一種運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置及方法，該專利技術提供的裝置及方法，可用于高溫、高壓、運動條件下棒束燃料組件堆芯基本熱工水力學問題的實驗研究，模擬測量棒束子通道不同區域處溫度，用于開展高溫、高壓、運動條件下棒束燃料組件堆芯流動與傳熱特性實驗。為解決上述問題，本專利技術提供的運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置及方法通過以下技術要點來解決問題：運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置，包括流道板及設置于流道板內的多根加熱棒，所述加熱棒均呈條狀，且各加熱棒的長度方向與流道板的長度方向共向，各加熱棒之間均有用于流體通過的流道，所述加熱棒均為由導電材料制成圓管，每根加熱棒內均設置有兩個與加熱棒內壁貼合的熱電偶，沿著流道板的長度方向設置有多個測量面，所述熱電偶均設置在測量面上，且每個測量面上均設置有至少1個熱電偶。具體的，以上流道板即為一個中空的且中空區域構成流體流動空間的構件，其可以整體成型，也可由多塊板材拼接而成，如最終構成一個矩管狀的構件。本裝置中不同加熱棒之間、各加熱棒和流道板內壁面之間構成了不同類型的子通道，以上子通道構成了所述的流道。以上加熱棒用于模擬燃料棒，這樣，將本裝置置入運動、高溫、高壓的環境中工作，通過熱電偶獲得的數據，可反映棒束子通道的壁面溫度，以上壁面溫度可直接反映各測量點的溫度值，同時通過計算，可得到加熱棒的表面換熱系數，以上溫度值或表面換熱系數可用于研究高溫、高壓、運動條件下棒束燃料組件的傳熱特性，即本方案提供了一種可用于開展高溫、高壓、運動條件下棒束燃料組件堆芯流動與傳熱特性實驗的裝置。以上加熱棒采用電加熱模擬燃料棒釋熱的形式，可方便、安全的完成棒束燃料組件的傳熱特性研究。進一步的，采用設置多個測量面，且每個測量面上設置至少一個熱電偶，可精確的獲得不同運動工況下沿著流道板軸線方向的加熱棒壁面溫度分布，進而獲得高溫、高壓、運動條件下棒束燃料組件整體的傳熱特性。進一步的，采用將加熱棒設置為由導電材料制成的圓管，即加熱棒本體為電熱材料，同時每根加熱棒內設置兩個熱電偶，這樣，便于由每根加熱棒的不同端分別向該燃料棒內置入一個熱電偶，各熱電偶相對于加熱棒均設置為剛性連接，如每根加熱棒的兩個熱電偶均通過一根剛性桿將各熱電偶固定后，再分別由加熱棒的不同端將兩個熱電偶送入到特定的測量面上，這樣，以上熱電偶不僅不影響流道內流體的流通，以使得所述流體能夠真實模擬燃料棒組件中的流體流動，即熱電偶測點及引線等不對流道內流體流型演變和汽泡生成產生影響，同時還可使得熱電偶完成布置后，不易受本裝置的運動影響或流體的沖刷而發生脫落、移位等情況，利于所得數據的準確性。作為以上運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置進一步的技術方案，所述測量面的個數為N個，且N大于等于3，由流道板的一端至另一端，所述測量面的編號依次為1、2、…N；編號為1和N的測量面上均設置有一個用于測量流道板中央位置溫度的熱電偶；其他測量面上均設置有至少兩個熱電偶，且其他測量面上的熱電偶中，部分熱電偶用于測量流道中央位置的溫度，其余熱電偶用于測量流道邊緣的溫度，且用于測量流道邊緣溫度的熱電偶設置在靠近流道板內壁面的加熱棒內，用于測量流道邊緣溫度的熱電偶在對應加熱棒內的位置位于靠近流道板壁面的一側。本方案中，優選設置為其他測量面上均設置有四個熱電偶，且分別用于安裝各個熱電偶的四根加熱棒均為靠近流道板內壁面的加熱棒，在本裝置的截面上，四根加熱棒的中心連線組成一個正方形，這樣，可使得熱電偶更為分散，利于測量精度。具體的，以上提供了一個具體方案，當以上N等于3時，即測量面的編號分別1、2、3，當N大于3時，測量面的編號分別1、2、…N-1、N，以上中央位置的溫度即為流道邊緣區域以內流道點的溫度。由于實際的反應堆堆芯里，大部分棒束子通道屬于中心通道，所以研究中心通道的溫度規律更有實際工程意義。鑒于此，本裝置的每個截面上都布置了中心子通道的溫度測點，而由于測點數量有限，所以在進口和出口兩個測量面上只布置了一個測點。進一步的，所述流道板的截面呈矩形，其他測量面上用于測量流道邊緣溫度的熱電偶的個數均至少有兩個，且相應具有至少兩個測量流道邊緣溫度的熱電偶的測量面中，至少有一個熱電偶用于測量流道板寬度邊處的流道邊緣溫度，至少有一個熱電偶用于測量流道板長度邊處的流道邊緣溫度。本方案旨在為了使采集的溫度值盡量符合截面平均的原則，同一截面的溫度采集點既包括了中心通道壁面，即用于測量流道板中央位置溫度的熱電偶所獲取的數據，也包括了不同邊通道壁面，即至少有一個熱電偶獲得的流道板寬度邊處的流道邊緣溫度，至少有一個熱電偶獲得的流道板長度邊處的流道邊緣溫度，這樣，可最終獲得較為準確的整個流道平面的平均換熱系數。所述加熱棒為9根，且9根加熱棒的位置關系呈3×3矩陣排列，所述測量面為6個，6個測量面編號依次為1、2、3、4、5、6，編號為1和6的測量面上的熱電偶位于處于中央的加熱棒內，編號為2、3、4、5的測量面上均設置有四個熱電偶；編號為2、3、4、5的四個測量面中，各自內均有兩個熱電偶用于測量流道的中央溫度，另外兩個熱電偶中的其中一個用于測量流道板寬度邊處的流道邊緣溫度，最后一個熱電偶用于測量流道板長度邊處的流道邊緣溫度。3×3矩陣這種排布方式可以實現較少的加熱棒用量，同時可以滿足模擬原型實驗的要求。中心子通道的溫度更能滿足原型實驗的要求，所以在靠近中心子通道的加熱棒壁面上設置了兩個測點。而根據模擬計算，在實驗裝置處于運動條件時，流道不同邊的溫度不同，因此在不同邊處各設置一個溫度測點，用以對比運動條件對不同位置處壁溫的影響。每個截面上均在不同位置處的加熱棒上設置測點，各對應的加熱棒相隔90°角關系，即上述提到的中心連線組成一個正方形的關系，是為了更全面地反映整個流道內的傳熱系數分布。為便于調節加熱棒的發熱功率，各加熱棒上均連接有功率調節裝置，所述功率調節裝置用于調節各加熱棒的發熱功率。同時，本專利技術還公開了一種運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量方法，以上裝置功能的實現依賴于該方法，該方法采用如上任意一項所提供的運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置，將所述模擬測量裝置置于高壓、晃動環境中，由流道板的一端向流道中通入流體，對加熱棒進行通電以模擬燃料棒產熱，通過各熱電偶獲取各本文檔來自技高網...

【技術保護點】
運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置，包括流道板(1)及設置于流道板(1)內的多根加熱棒(3)，所述加熱棒(3)均呈條狀，且各加熱棒(3)的長度方向與流道板(1)的長度方向共向，各加熱棒(3)之間均有用于流體通過的流道(2)，其特征在于，所述加熱棒(3)均為由導電材料制成圓管，每根加熱棒(3)內均設置有兩個與加熱棒(3)內壁貼合的熱電偶(4)，沿著流道板(1)的長度方向設置有多個測量面，所述熱電偶(4)均設置在測量面上，且每個測量面上均設置有至少1個熱電偶(4)。

【技術特征摘要】
1.運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置，包括流道板(1)及設置于流道板(1)內的多根加熱棒(3)，所述加熱棒(3)均呈條狀，且各加熱棒(3)的長度方向與流道板(1)的長度方向共向，各加熱棒(3)之間均有用于流體通過的流道(2)，其特征在于，所述加熱棒(3)均為由導電材料制成圓管，每根加熱棒(3)內均設置有兩個與加熱棒(3)內壁貼合的熱電偶(4)，沿著流道板(1)的長度方向設置有多個測量面，所述熱電偶(4)均設置在測量面上，且每個測量面上均設置有至少1個熱電偶(4)。2.根據權利要求1所述的運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置，其特征在于，所述測量面的個數為N個，且N大于等于3，由流道板(1)的一端至另一端，所述測量面的編號依次為1、2、…N；編號為1和N的測量面上均設置有一個用于測量流道板(1)中央位置溫度的熱電偶(4)；其他測量面上均設置有至少兩個熱電偶(4)，且其他測量面上的熱電偶(4)中，部分熱電偶(4)用于測量流道(2)中央位置的溫度，其余熱電偶(4)用于測量流道(2)邊緣的溫度，且用于測量流道(2)邊緣溫度的熱電偶(4)設置在靠近流道板(1)內壁面的加熱棒(3)內，用于測量流道(2)邊緣溫度的熱電偶(4)在對應加熱棒(3)內的位置位于靠近流道板(1)壁面的一側。3.根據權利要求2所述的運動條件下加熱棒束子通道壁溫模擬測量裝置，其特征在于，所述流道板(1)的截面呈矩形，其他測量面上用于測量流道(2)邊緣溫度的熱電偶(4)的個數均至少有兩個，且相應具有至少兩個測量流道(2)邊緣溫度的熱電偶(4)的測量面中，至少有一個熱電偶(4)用于測量流道板(1)寬度邊處的流道(2)邊緣溫度，至少有一個熱電偶(4)用于測量流道板(1)長度邊處的流道(2)邊緣溫度。4.根據權利要求3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：畢景良，徐建軍，謝峰，黃彥平，
申請(專利權)人：中國核動力研究設計院，
類型：發明
國別省市：四川,51