[发明专利]泰勒库特流轴向传热测试装置及其测试方法

说明书

本发明提出一种泰勒库特流轴向传热测试装置，包括外壳、上端盖、下端盖、飞轮和测试单元；上端盖和下端盖分别密封连接所述外壳，与设置在外壳内部的飞轮形成罐状间隙腔室；所述上端盖提供热源，所述下端盖设有将流体通入所述罐状间隙腔室下盘面间隙内的进液口和将混热后的流体输出的出液口；所述飞轮通过转轴带动间隙流体转动，将所述上端盖的热量沿轴向经罐状竖面间隙传递到下盘面间隙；所述测试单元包括设置在所述外壳上的若干测温计、设置在所述下端盖进液口和出液口的测温计、以及设置在所述下端盖进液口的流量计。解决现有测试装置少有研究热量在间隙环流中沿轴向的传递规律，难以为屏蔽电机主泵的飞轮间隙流道结构设计提供技术参数的问题。

技术领域

本发明涉及对流换热技术领域，特别涉及一种泰勒库特流轴向传热测试装置及其测试方法。

背景技术

核主泵作为核反应堆堆芯冷却剂冷却介质循环的动力源，被誉为核反应堆的心脏。在役核反应堆主泵中，采用轴封泵作为堆芯冷却剂主泵。然而历次核事故的出现对核电安全提出了更高的要求，为了从原理上提高系统安全性，曾被广泛使用的轴封泵因其高压动密封这一技术难点难以突破而被无泄漏的屏蔽泵代替，使用在第三代核电技术上。屏蔽式主泵通过压力边界的转换，将高温高压流体引入电机内部，采用静密封方式代替动密封方式，用完整的压力边界替代了轴封泵中不完整的压力边界，从而提高了堆芯安全性。

然而将高温高压流体引入电机内部，给屏蔽泵内部的结构设计带来了新的挑战。屏蔽式主泵中，上飞轮处于一回路的高温冷却水与上径向轴承之间，上飞轮区域具有多个热源，包括一回路热量经过热屏传递到上飞轮区域、上飞轮区域大半径小间隙引起的高水力功耗，使得上飞轮区域产生很大的温度梯度。这一方面导致飞轮结构内部产生很大的热载荷，另一方面会导致飞轮下端轴承温度升高，影响轴承的承载性能。

此外，由于传热特性与流态相关，屏蔽电机转子转速及间隙流道尺寸均会影响间隙流动的流态，因此轴向温度分布随屏蔽电机运行转速及间隙流道机构的变化而变化。而现有研究主要研究热量沿径向方向传递，轴向传热方式测量技术缺少，无法获得轴向温度分布。通常屏蔽电机采用立式安装结构，在浮升力的作用下会使轴向温差变大，会对飞轮的完整性和上径向轴承的使役性能造成严重影响。

发明内容

本发明目的在于提供一种泰勒库特流轴向传热测试装置，解决现有测试装置少有研究热量在间隙环流中沿轴向的传递规律，难以为屏蔽电机主泵的飞轮间隙流道结构设计提供技术参数的问题。

本发明的另一目的在于提供上述一种泰勒库特流轴向传热测试装置的测试方法，以解决现在缺少间隙环流中轴向传热测量方法，解决现有测试方法难以为液体润滑轴承的设计提供技术参数的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种泰勒库特流轴向传热测试装置，包括外壳、上端盖、下端盖、飞轮和测试单元；上端盖和下端盖分别密封连接所述外壳，与设置在外壳内部的飞轮形成罐状间隙腔室；所述上端盖提供热源，所述下端盖设有将流体通入所述罐状间隙腔室下盘面间隙内的进液口和将混热后的流体输出的出液口；所述飞轮通过转轴带动间隙流体转动，将所述上端盖的热量沿轴向经罐状竖面间隙传递到下盘面间隙；所述测试单元包括设置在所述外壳上的若干测温计、设置在所述下端盖进液口和出液口的测温计、以及设置在所述下端盖进液口的流量计。

根据本发明的一个实施例，所述飞轮包括内部空腔体和外部套圈，所述内部空腔体和外部套圈之间固定连接，所述内部空腔体固定连接所述转轴。

根据本发明的一个实施例，所述内部空腔体的两端部的边缘呈阶梯状，所述外部套圈的两端部的内边缘呈阶梯状，所述内部空腔体的阶梯状边缘和所述外部套圈的阶梯状边缘配合连接。

根据本发明的一个实施例，所述内部空腔体的端部和所述外部套圈的端部紧密连接，所述内部空腔体的非端部的部位和所述外部套圈的非端部的部位之间存在间隙。