[发明专利]棒束通道温度场测量可视化实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种棒束通道温度场测量可视化实验系统，属于流体力学、反应堆热工水力学领域。

背景技术

对压水堆堆芯而言，棒束燃料组件是基本的燃料组件形式，因此棒束通道内的热工水力特性对反应堆安全性和经济性起着重要的作用，有助于防止堆芯的局部过热，降低DNB发生的机率，国内外对棒束通道内的温度分布及换热特性做了大量研究。传统的实验研究方法是采用热电偶获取棒束通道内的温度分布，从而对棒束通道内的换热特性进行分析。但是这种方法需要在棒束通道内布置较多的热电偶，对于结构复杂的棒束通道，布置热电偶严重干扰了内部流场的流动形式，破坏了涡流等二次流流动特性，导致无法准确的获得搅混装置下游的温度场分布。因此为了对棒束通道内温度场进行实时、全场、无扰的测量，采用激光诱导荧光技术对棒束通道温度场进行测量是十分有必要的，目前有学者采用该技术对矩形、圆管等通道进行了温度场测量，由于矩形、圆管等通道结构简单，实验系统布置简单，无需采用复杂的标定技术和光路布置等，而对于结构复杂的棒束通道而言，有必要设计一种用于模拟棒束通道温度场测量的可视化实验系统，运用激光诱导荧光技术获得棒束通道内全场的温度分布。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种棒束通道温度场测量可视化实验系统，实现温度实时、全场、无干扰的测量，该系统操作方便，测量数据精确，应用范围广泛。

本发明的目的是这样实现的：在循环水箱侧面出口依次连接第一阀门、离心泵、三通阀门、第二阀门、流量计、过滤器后与棒束通道的下端连接，棒束通道上端通过管路与循环水箱上端连通且在连接管路上设置有出口温度计，在流量计与过滤器之间的管路上设置有入口温度计和压力表，三通阀门的第三端通过管路连接旁通阀门后与循环水箱上端连通，循环水箱内还设置有预热器和换热器，所述棒束通道内的上下两端分别设置有一块铜板，两块铜板之间设置有加热棒，所述棒束通道内均匀设置有棒束，且棒束的两端通过法兰与棒束通道连接，且加热棒位于棒束之间，位于下端的铜板上安装有连接块，连接块与位于下端的法兰之间设置有弹簧，所述棒束通道内的中上部设置有热电偶载体，热电偶载体上设置有热电偶。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.还包括由电动三维移动平台和安装在电动三维移动平台上的激光器组成的光路系统。

2.还包括数据采集系统，所述数据采集系统包括分光镜、两个高速摄像仪、同时与两个高速摄像仪连接的同步器、采集器和电脑，所述出口温度计、入口温度计、压力表、流量计均与采集器连接，所述激光器发出的激光片光穿过棒束通道并形成测量平面，同时激发出的荧光通过分光镜被两个高速摄影仪采集，通过电脑记录两个高速摄影仪采集的数据。

3.所述棒束通过设置在棒束通道内的定位格架固定。

4.所述棒束通道、热电偶载体的材料均是有机玻璃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明采用可视化棒束结构，实现了激光诱导荧光技术在棒束这种复杂通道中的技术应用，满足温度的实时、全场、无扰的精确测量；(2)加热组件能实现对加热棒的固定，在铜板上安放弹簧，通过弹簧的伸缩性能将连接块顶靠在铜板上，防止由于实验过程中加热棒的膨胀收缩导致连接块的脱离，保证加热棒、连接块以及铜板的紧密连接；(3)在温度标定过程中，采用有机玻璃加工的热电偶载体，能保证较高的透明度和结构强度，防止热电偶的震动，该载体可固定在不同的高度，实现对不同高度区域的温度标定，同时载体对棒束通道侵占较小，保证激光的穿透，从而实现准确的温度标定；(4)在加热过程中，热电偶载体被取出，由加热组件进行加热，两台高速摄影仪由高精度电动三维移动平台来精确定位，由同步器控制两台高速摄影仪进行拍摄，获取不同截面和高度的实验数据；(5)进一步的，基于两台高速摄影仪获取的图像在时间、空间上的准确匹配，从而实现高精度的温度全场测量，保证数据的准确性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的光路示意图；

图3是本发明的棒束通道的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。