【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TL426
【部分圖文】：

第2章實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法13從圖2.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖可以看出，該實(shí)驗(yàn)裝置主要由鹽浴爐、換熱元件、汽包、冷凝器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及相應(yīng)的管路和儀表組成。整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以細(xì)分為加熱系統(tǒng)、換熱元件、汽包及管路系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)以及測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個(gè)閉式的自然循環(huán)系統(tǒng)，在運(yùn)行的過程中壓力稍高于大氣壓。加熱系統(tǒng)是由鹽浴爐和相應(yīng)的電表線路組成，用來模擬排鹽罐中高溫熔鹽的溫度場(chǎng)；換熱元件是一個(gè)由三層圓管組成的套管型結(jié)構(gòu)的換熱元件，主要包括外層套管、中間套管和中心進(jìn)水管；汽包及管路系統(tǒng)包括一個(gè)圓柱形的汽包、上升蒸汽管道、凝結(jié)水管道以及連接各系統(tǒng)部件的管道和閥門；冷凝器主要是由9根B30的換熱管組成，用來冷卻系統(tǒng)中的蒸汽；測(cè)量系統(tǒng)中包括溫度、壓力與流量的測(cè)量裝置，并通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄下各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)的信號(hào)。另外，在實(shí)驗(yàn)前對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)回路都進(jìn)行了保溫包覆，可以認(rèn)為換熱元件所吸收的熱量全部用被冷卻水吸收。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2.2所示，其中照片為實(shí)驗(yàn)臺(tái)未包覆保溫材料之前的照片，可以更加清晰明了地看到實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)。圖2.2實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖2.1.1加熱系統(tǒng)本文主要研究的是熔鹽堆非能動(dòng)余熱導(dǎo)出系統(tǒng)中換熱元件的傳熱特性，為更好地模

第2章實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法15冷凝水箱套管式傳熱元件熔鹽爐汽包電磁流量計(jì)渦街流量計(jì)換熱元件外層套管熔鹽裝料孔換熱元件外層套管固定板鹽浴坩堝(a)(b)圖2.3實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)三維模型圖如圖2.3(a)所示即為實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)三維模型，下方的柱狀筒體即為熔鹽爐，熔鹽爐是湖北武漢市亞華公司定制的一款電爐，具有數(shù)字控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)定溫加熱、定功率加熱，還能以自定義的功率曲線實(shí)現(xiàn)自主變功率加熱，能夠真實(shí)模擬熔鹽堆停堆后燃料鹽的發(fā)熱功率逐漸降低的情況。如圖2.3(b)所示為熔鹽爐中的坩堝以及換熱元件定位板，外層套管直接與換熱元件定位板相連，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)組裝時(shí)首先把換熱元件定位板的位置固定好，然后將熔鹽爐爐蓋在熔鹽爐上，再將中心管與中間套管組件插進(jìn)外層套管中，實(shí)現(xiàn)熔鹽爐套管式換熱元件的組裝。2.1.2換熱元件本文中使用的套管型換熱元件參照了ORNL設(shè)計(jì)的在熔鹽堆余熱導(dǎo)出系統(tǒng)中使用到的套管型換熱元件。套管型換熱元件是一種三層結(jié)構(gòu)，最外層管與熔鹽直接接觸，最外層管與中間管之間為空氣層，中間套管與中心管之間是由中心管流入的經(jīng)加熱后的兩相流體，中心管中為單相流體。三層管相互嵌套在一起�？諝鈱拥拇嬖诳梢杂行鸬礁魺岬淖饔茫送�，雙層套管對(duì)于保證冷卻水回路的完整性也是至關(guān)重要的，這種雙層套

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文20造成破壞甚至破壞內(nèi)部熱電偶，我們將熱電偶在焊接位置加了一個(gè)小的保護(hù)套，使得保護(hù)套直接與焊料以及外層套管外壁相接觸，盡最大可能保護(hù)熱電偶不受破壞。而對(duì)于焊接方式的選擇上，傳統(tǒng)的電熔焊接的方式無法滿足我們實(shí)驗(yàn)的需要，因?yàn)槲覀儾捎玫臒犭娕贾睆?mm，而且質(zhì)地較硬，有一定的焊接難度，這里我們選擇使用銀鉛焊的方法將熱電偶保護(hù)套焊接在換熱元件外層套管外壁上面。K型-鎧裝熱電偶鍵槽焊點(diǎn)XY11mm1mm外層套管中間套管K-型鎧裝熱電偶焊點(diǎn)圖2.7焊接方法原理圖（A）實(shí)驗(yàn)中采用焊接方法（B）傳統(tǒng)焊接方法在本次實(shí)驗(yàn)中尤其注重對(duì)中間套管外壁溫度的采集，由于這一個(gè)參數(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)處理中換熱系數(shù)的計(jì)算的影響很大，為了得到更高的溫度采集精度，在本實(shí)驗(yàn)中我們將管子沿著管子軸向削出數(shù)個(gè)鍵槽。鍵槽以及焊點(diǎn)的照片展示在圖2.7(A)中，這些鍵槽的尺寸為5cm長(zhǎng)，2mm寬，0.5mm深，直徑0.3mm的鎧裝的K-型熱電偶通過銀鉛焊被埋在鍵槽之中。這種焊接方法可以有效避免由于測(cè)量壁溫值比真實(shí)壁溫值稍高而引起的溫度測(cè)量不準(zhǔn)確現(xiàn)象。由于在換熱元件的中間套管與外層套管之間，有一層空氣層，在空氣層一側(cè)是與高溫熔鹽相接觸的外層套管，在空氣層另一側(cè)則是與冷卻水相直接接觸的中間套管，空氣層中間的溫度梯度很大。如圖2.7(B)所示，在傳統(tǒng)的電容焊的方法中，熱電偶被在沿著徑向方向垂直焊在管壁上，即使焊接的很好，也會(huì)存在大概1mm的熱電偶是垂直于管壁的。當(dāng)熔鹽溫度處于700°C時(shí)，在中間套管與外層套管之間便會(huì)有500°C左右的溫度梯度，圖中位置X附近的空氣溫度便會(huì)比位置Y附近的空氣溫度稍高。然而，位置X處的熱電偶的溫度與位置Y處焊點(diǎn)的溫度將會(huì)非常接近，導(dǎo)致直接焊在壁面處的焊點(diǎn)的溫度測(cè)量值
【引證文獻(xiàn)】

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1 黃婉玨;373MW熔鹽堆排鹽罐非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)換熱元件設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所);2019年

本文編號(hào)：2861951