[实用新型]临界热流密度试验专用电加热管及其试验装置

说明书

本实用新型公开了一种临界热流密度试验专用电加热管，包括套管，套管内部设置有电加热结构和热电偶，套管管口设置有密封结构，套管远离管口一端封闭设置，其特征在于，所述套管包括同轴间隔套接设置的内管和外管，所述电加热结构设置在内管中，所述热电偶设置在内管和外管之间。还公开了一种采用了该电加热管的临界热流密度试验装置。本实用新型具有临界热流密度试验过程中能够更好地提高临界判断精度，进而提高试验精度的优点。

技术领域

本实用新型涉及一种临界热流密度试验设备；特别是涉及一种临界热流密度试验专用电加热管及其试验装置。

背景技术

当热流密度达到由核态沸腾转变为过度沸腾所对应的值时，加热表面上的气泡很多，以致使很多气泡连成一片，覆盖了部分加热面。由于气膜的传热系数低，加热面的温度会很快升高，而使加热面烧毁。这一临界对应点又称为沸腾临界点或临界热流密度CHF（Critical Heat Flux）。

在压水堆核动力装置稳态热工设计中，通常只遇到过冷沸腾和低含汽量的饱和沸腾，因此偏离核态沸腾热流密度尤其重要。由于临界热流密度机理及其现象太复杂，通常采用试验研究的方法，得到临界热流密度关系式。根据临界热流密度试验目的及其内容，按相似准则要求设计试验段，研究系统压力、质量流速、临界点含汽量、结构参数等因素对临界热流密度的影响。在临界热流密度试验过程中，临界判断一般采用加热元件壁温判断，其判据有两条：一是加热元件壁温跃升速率达到或超过某一定值；二是加热元件壁温达到或超过最高温度限值。临界热流密度试验数据分析要求给出95%的置信度上，至少95%的概率不发生临界沸腾的临界热流密度比。

CN105007641B曾公开了一种临界热流密度试验用加热棒，适用于模拟核燃料释热而进行临界热流密度试验，其结构：包括镍棒、加热管、镍管、铜管、陶瓷件、铜片及热电偶，所述镍棒的上端与外界上部带电设备连接，所述镍棒的下端与所述加热管的上端对接且密封的固定连接，所述加热管的下端与所述镍管的上端对接且密封的固定连接，所述铜管的上端与所述镍管的下端对接且密封的固定连接，所述铜管的下端与外界下部带电设备连接，所述加热管、镍管及铜管依次对接形成呈中空结构的棒体，所述陶瓷件附着于所述呈中空结构的棒体的内壁上并环绕形成热腔，所述铜片呈均匀的横向设置于所述热腔中并位于加热管内，所述热电偶呈悬空的设置于所述热腔内并藉由所述铜片固定。

上述临界热流密度试验用加热棒能够模拟核燃料棒用于实现临界热流密度试验的简单要求，但由于无法精确检测到加热元件壁温，故临界判断的精准程度会收到影响。进而影响并降低了试验精度。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：怎样提供一种在临界热流密度试验过程中能够更好地提高临界判断精度，进而提高试验精度的临界热流密度试验专用电加热管及其试验装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种临界热流密度试验专用电加热管，包括套管，套管内部设置有电加热结构和热电偶，套管管口设置有密封结构，套管远离管口一端封闭设置，其特征在于，所述套管包括同轴间隔套接设置的内管和外管，所述电加热结构设置在内管中，所述热电偶设置在内管和外管之间。

这样，采用了双层套管的结构，将电加热结构和热电偶完全隔离，可以防止电加热结构和热电偶接触而产生短路事故以及影响热电偶检测可靠性。同时重要的时，该结构可以使得热电偶贴近外管设置，这样热电偶能够更好地检测到加热元件壁温，提高了临界判断精度，进而提高试验精度。

进一步地，电加热结构包括设置在内管内部的电热丝和设置在内管管口段的电热丝引出棒，电热丝引出棒内端和电热丝固定，电热丝引出棒外端向外延伸出管口形成电热引线部分，电热丝和内管之间填充设置有氧化镁材料。

这样，具有结构简单，发热可靠稳定的优点。