[发明专利]一种模拟多种热流密度分布的发热装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于电加热设备领域，具体是一种模拟多种热流密度分布的发热装置。

背景技术

从人类开始利用核能至今，全球已经发生了多起严重的核泄漏事故，比如美国三里岛核泄漏事故、前苏联切尔诺贝利核泄漏事故和日本福岛核泄漏事故。通过分析上述核泄漏事故的发展和处理过程可以发现，将堆芯熔融物滞留在压力容器内，保证反应堆压力容器的完整性，可以极大地缓解严重事故的进一步发展和恶化。现在，已有较为完整的反应堆熔融物堆内滞留策略，影响反应堆熔融物堆内滞留策略能否成功的关键点即在于压力容器下封头外表面流动传热特性以及临界热流密度。

为了掌握下封头外表面流动传热特性以及获得压力容器下封头外表面临界热流密度限值，迫切需要一种模拟多种热流密度分布的发热装置，该装置必须能模拟多种热流密度分布，以实现不同严重事故条件下核反应堆压力容器下封头外表面热流密度分布。

发明内容

本发明的目的在于提供应用于一种模拟多种热流密度分布的发热装置，解决目前的热流密度模拟装置和方法只能够模拟特定热流密度的问题，使得一个热流密度分布模拟装置就可以实现不同种类的热流密度分布模拟，提高其实用性。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种模拟多种热流密度分布的发热装置，包括金属基板，在所述金属基板上设置有多个用于安装电加热元件的通孔。本发明采用金属基板作为模拟的主体，在金属基板上开设有多个通孔的结构形式，利用电加热元件进行加热，根据不同的模拟对象，可以在指定通孔内放置电加热元件，模拟出热流密度均匀的或者热流密度不均匀的壳体，不仅能实现发热体均匀发热，还可以实现多种热流密度分布发热的模拟，采用大量离散式电加热器，可以实现宽广范围的热流密度分布的模拟，可以模拟出不同严重事故条件下核反应堆压力容器下封头外表面热流密度分布，从而获得压力容器下封头外表面临界热流密度限值。基于本发明构思的具体结构主要有以下两种：

第一种，所述金属基板为弧形板，其弧度为q，q取值范围为0.175(rad)～3.14(rad)；弧形板主视方向的深度为d，d取值范围为0.05～0.4m；弧形板内表面曲率半径为R1，R1取值范围为0.3～3m；弧形板厚度为H，H取值范围为0.03～0.1m；弧形板外表面与内表面曲率中心相同，曲率半径为R6，R6=R1+H。具体的讲，本发明的第一种结构为弧形板，弧形板为圆柱体的圆柱面一部分，其弧度为q，根据实际的使用环境，q取值范围为0.175(rad)～3.14(rad)，弧度q小于0.175rad，会导致本发明的整体结构过小，利用此尺寸的发热装置获得的实验数据对工程验证没有作用，弧度大于3.14rad，会导致发热装置的结构大于下封头的机构，利用此尺寸的发热装置获得的实验数据不准确。弧形板主视方向的深度为d，即弧形板在圆柱体轴向上的长度为d，根据具体的模拟对象，d取值范围为0.05～0.4m；d小于0.05m，会导致本发明的整体结构过小，利用此尺寸的发热装置获得的实验数据对工程验证没有作用。d大于0.4m，会导致与发热装置配套进行实验的其他设备规模太大，经济效益太低。

所述电加热元件的外径为d，金属基板上通孔的孔径D，通孔的孔径D=d+e，e为裕量孔径，e取值范围为1??10^-5～2??10^-4m。进一步讲，为了便于电加热元件的装配，通孔的孔径D和电加热元件的外径d之间可以设置裕量孔径e，根据电加热元件的孔径特点，裕量孔径e的取值范围为1??10^-5～2??10^-4m。