[发明专利]一种中间换热器入口流道优化结构的测试装置

说明书

本发明涉及一种中间换热器入口流道优化结构的测试装置及方法。所述测试装置包括风机、阀门、流量计、入口流道优化结构、中间换热器，所述中间换热器由入口流道与上部管束模拟件组成，所述入口流道与上部管束模拟件可拆卸连接，所述入口流道优化结构安装于入口流道内，上部管束模拟件采用泡沫金属或小球堆积结构来填充。采用本发明的测试装置及方法，可以降低实验成本和加工成本，并快速获得多种实验结果，提高实验效率。

技术领域

本发明涉及核反应堆工程领域，具体涉及一种中间换热器入口流道优化结构的测试装置。

背景技术

超高温气冷堆由于其固有安全性好和能提供高温热源的特点，除了高效发电外，还特别适宜于制氢、工艺热应用及联合循环，从而能有效减少上述工艺过程中的化石能源消耗和温室气体排放。中间换热器是实现超高温气冷堆热利用和制氢的关键设备。作为高温热源(950-1000℃)的传递枢纽和一回路压力边界，中间换热器需要在接近金属材料极限的温度下长时间服役(几十万小时)，同时需要作为一回路压力边界抵御各种事故对反应堆的威胁，并防止氚对热工艺过程的污染。这些要求使得中间换热器在材料选择、热工水力设计、结构设计和制造工艺上都面临挑战。其中，中间换热器入口流道的热工水力特征对中间换热器的性能影响很大。

对中间换热器入口流道进行优化是极为重要的，这是因为中间换热器中的流体从侧面流入，经过90度弯头结构转向，流向中间换热器上部的换热管束区域。由于结构的不对称性，使得进入换热区域的流体在原流向方向流量分配较多，在偏离原流向方向流量分配较少，导致进入中间换热器换热管束区域的流体不能均匀分布。气流分配不均将使换热管周向换热不均，从而引起温度分布不均，进而导致换热管周向热应力不均匀。带来的危害是周向换热管不能等寿命老化，存在提前坏损的隐患，对结构存在不利影响。因此，对入口结构进行优化，均匀化换热区域流场，对换热性能的提升具有重要意义，开展入口流道优化研究对于中间换热器意义重大。

关于中间换热器入口流道优化的研究，可供参考的资料较少。为探究工程上可行的结构方案，开展不同的优化结构的性能测试非常重要。然而，由于实际结构的复杂性，其中尤其是中间换热器换热管区域采用螺旋管盘管结构，如果按照工程实际加工螺旋盘管等部件，加工成本代价大，且不容易实现对不同盘管参数结构的模拟，因此需要开发一种简单便捷的测试装置及方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高温气冷堆内中间换热器入口流道优化设计测试装置及方法，以降低实验成本，提高实验的效率。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种中间换热器入口流道优化结构的测试装置，所述入口流道优化结构用于高温气冷堆内的中间换热器，所述测试装置包括风机、阀门、流量计、入口流道优化结构、中间换热器，所述中间换热器由入口流道与上部管束模拟件组成，所述入口流道与上部管束模拟件可拆卸连接，所述入口流道优化结构安装于入口流道内，所述风机通过管道与入口流道相连通，所述阀门、流量计依次设置于风机与入口流道之间的管道上，所述上部管束模拟件采用泡沫金属或小球堆积结构来填充，可以模拟中间换热器中管束结构造成的流体阻力损失，并且可以通过改变泡沫金属的疏密或小球的直径与堆积方式，实现对不同管束结构的模拟。

进一步地，入口流道与上部管束模拟件通过法兰连接。

进一步地，所述入口流道优化结构通过固定插销安装于中间换热器入口流道内。

进一步地，所述上部管束模拟件的入口处，设有流动参数测量关键截面，在关键截面处均匀布置多个测孔，每个测孔均安装有热线风速仪。

进一步地，所述热线风速仪探头伸入关键截面的距离可调。

进一步地，所述入口流道与上部管束模拟件之间安装有压差计。

一种入口流道优化结构的测试方法，所述方法包括以下步骤：