专利名称:液态金属钠沸腾两相热工水力实验回路系统及其实验方法
液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统及其实验方法
技术领域：
本发明属于工程热物理与能源利用学科领域，特别涉及一种液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统。
背景技木
液态金属钠是快中子反应堆首选的冷却剂材料，其沸腾两相流动换热特性对于钠冷快中子反应堆的安全运行以及事故エ况的预测分析具有重要意义。为了准确客观的获得液态金属钠沸腾两相流动换热特性的数据，必须建立相应的实验回路装置。由于液态金属钠沸点高(常压下接近900°C)，化学性质非常活泼，因此相应实验回路在耐高温及密封性能的要求非常高。
例如，中国专利公布第CN101807441A号提供了ー种高温钠热对流试验回路，包括主回路系统，储钠罐，进钠排钠系统，覆盖气体浄化及真空系统，取样箱和温控系统，它既能排放回路中杂质含量较高的钠，又能灌装纯度较高的新钠；既保持回路的气密性又使得气相试验空间操作通道全口径畅通，能同时进行钠及钠蒸气的腐蚀试验；取样箱能始終在氩气保护气氛下完成试样的取放操作而不受空气污染。但是，该回路主要是为了测试钠在高温环境下运行时杂质进入后的腐蚀特性，对于流量，压カ等物理量缺少相应的控制和检测手段，无法完成对于液态金属钠沸腾两相流动换热特性的分析研究。
又如，中国专利申请201110175944. 9提供了一种液态金属钠热エ水力实验回路系统，该回路系统包括灌钠系统、回路本体、真空系统、氩气系统及手套箱；其中灌钠系统包括熔钠罐、钠过滤器；回路本体主要包括储钠罐、泵箱、主电磁泵、辅电磁泵、预热器、试验段、散热器、校验筒和冷阱；手套箱主要包括钠取样化验装置。该系统可以实现灌钠操作；液态金属钠换热流动特性的分析；液态金属钠在线浄化；电磁流量计的标定；液态金属钠的取样分析及检测等多项功能。但是，该发明所述回路是为研究液态金属钠单相流动换热特性而设计的，回路最高允许运行温度低于600°C，低于液态金属钠沸腾温度，因此不适合用于液态金属钠沸腾两相流动换热特性的分析研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统，以弥补上述技术的不足，实现对液态金属钠沸腾两相流动换热特性的分析研究。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案
—种液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统，包括高温部分、低温部分和氩气支路；其中，
低温部分包括储钠罐、电磁泵和浄化冷阱；
高温部分包括再生加热器、预热器、试验段和上部膨胀箱；
氩气支路包括氩气瓶、膨胀稳压箱和真空泵；
储钠罐出钠管道从储钠罐顶部伸出后延伸至第一三通点，储钠罐出钠管道上焊接第一钠阀；电磁泵出口管道经第二钠阀与第一三通点相连，第一三通点与再生加热器壳侧入ロ通过管道连接，再生加热器壳侧出ロ与预热器入ロ相连，预热器出ロ与试验段入ロ相连，试验段出ロ与上部膨胀箱焊接连接，上部膨胀箱出ロ与再生加热器管侧入口相连，再生加热器管侧出口管道延伸至第二三通点，而后与电磁泵入口管道相连构成回路；电磁泵进出ロ之间并联泵旁路，通过其上的第三钠阀进行调节；第一三通点与第二三通点之间设置浄化冷阱，由第四钠阀进行调节；氩气瓶通过第三气阀与储钠罐相连，通过第六气阀与上部膨胀箱相连；真空泵通过第九钠阀与膨胀稳压箱相连，膨胀稳压箱通过第十气阀与上部膨胀箱相连。
本发明进一步的改进在于储钠罐与上部膨胀箱内分别设置第一液位探针与第二液位探针。
本发明进一步的改进在于储钠罐、上部膨胀箱以及膨胀稳压箱上分別装配压カ表以及相应排气阀。
本发明进一步的改进在于连接第一三通点与再生加热器壳侧入口的管道上设有电磁流量计。
本发明进一步的改进在于所述低温部分的材质为316L不锈钢。
本发明进一步的改进在于所述高温部分的材质为Incoloy800。
本发明进一步的改进在于储钠罐出钠管道一端延伸至距离距储钠罐底部150mm处。
基于液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统的实验方法，包括以下步骤
回路充钠
回路启动前，回路所有气阀，钠阀处于关闭状态；先对储钠罐内固态金属钠进行预热，待温度提升至200°C ;然后对回路各部分管道进行预热，使回路低温部分及高温部分均达到200°C至300°C之间；三个压カ表分别通过第一气阀、第五气阀以及第七气阀连通储钠罐、上部膨胀箱以及膨胀稳压箱；打开第一气阀、第五气阀以及第七气阀从而可以通过压カ表分别观察储钠罐、上部膨胀箱以及膨胀稳压箱内压カ；打开所有第一钠阀、第二钠阀、第三钠阀和第四钠阀，使回路低温部分与高温部分联通；上部膨胀箱上连通有第四气阀，打开第三气阀通过氩气瓶向储钠罐内充入氩气进行加压，同时打开第四气阀为上部膨胀箱排气，将液态金属钠由储钠罐压入整个回路；待上部膨胀箱内液态钠到达预定液位时关闭第ー钠阀停止压钠；关闭第三气阀以及第四气阀完成回路充钠；
回路启动与运行
开启电磁泵，使回路内液态金属钠在电磁泵的驱动下循环流动；通过调节第四钠阀控制冷阱所在支路的流量，通过调节第三钠阀及第ニ钠阀控制电磁泵出口流量，从而调节流经试验段的液态钠流速，连接第一三通点与再生加热器壳侧入口的管道上设有电磁流量计，由电磁流量计进行观测液态钠流速；通过提升预热器电加热功率来提升回路高温部分液态金属钠温度，直至试验段进ロ温度达到试验要求温度；
进行试验
打开第九气阀、第十气阀，开启真空泵为膨胀稳压箱及上部膨胀箱抽真空；保持试验段内流速、压カ和温度，然后调节试验段内电加热元件功率直至沸腾两相流动出现，采集试验所得数据；[0025]回路关闭
试验数据采集完毕后，关闭真空泵，关闭第十气阀；降低回路各部分加热功率，待回路内液态金属钠温度降低至300°C时，关闭电磁泵，打开第六气阀为上部膨胀箱充入氩气加压，同时打开第二气阀为储钠罐降压，从而使回路内液态金属钠流回储钠罐；所述第二气阀连通所述储钠罐；待金属钠全部流回储钠罐后，关闭回路各部分电加热设备及所有阀门。
基于液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统的实验方法，包括以下步骤
回路充钠
回路启动前，回路所有气阀，钠阀处于关闭状态；先对储钠罐内固态金属钠进行预热，待温度提升至200°C ;然后对回路各部分管道进行预热，使回路低温部分及高温部分均达到200°C至300°C之间；三个压カ表分别通过第一气阀、第五气阀以及第七气阀连通储钠罐、上部膨胀箱以及膨胀稳压箱；打开第一气阀、第五气阀以及第七气阀从而可以通过压カ表分别观察储钠罐、上部膨胀箱以及膨胀稳压箱内压カ；打开所有第一钠阀、第二钠阀、第三钠阀和第四钠阀，使回路低温部分与高温部分联通；上部膨胀箱上连通有第四气阀，打开第三气阀通过氩气瓶向储钠罐内充入氩气进行加压，同时打开第四气阀为上部膨胀箱排气，将液态金属钠由储钠罐压入整个回路；待上部膨胀箱内液态钠到达预定液位时关闭第ー钠阀停止压钠；关闭第三气阀以及第四气阀完成回路充钠；
回路启动与运行
开启电磁泵，使回路内液态金属钠在电磁泵的驱动下循环流动；通过调节第四钠阀控制冷阱所在支路的流量，通过调节第三钠阀及第ニ钠阀控制电磁泵出口流量，从而调节流经试验段的液态钠流速，连接第一三通点与再生加热器壳侧入口的管道上设有电磁流量计，由电磁流量计进行观测液态钠流速；通过提升预热器电加热功率来提升回路高温部分液态金属钠温度，直至试验段进ロ温度达到试验要求温度；
进行试验
开启第九气阀、第十气阀，启动真空泵对膨胀稳压箱和上部膨胀箱抽真空；抽真空后关闭第九气阀与真空泵；打开第六气阀，通过氩气瓶向上部膨胀箱充入氩气，待达到所需压カ后，调节试验段电加热元件功率，直至沸腾两相流动出现，采集试验所得数据；
回路关闭
试验数据采集完毕后，关闭真空泵，关闭第十气阀；降低回路各部分加热功率，待回路内液态金属钠温度降低至300°C时，关闭电磁泵，打开第六气阀为上部膨胀箱充入氩气加压，同时打开第二气阀为储钠罐降压，从而使回路内液态金属钠流回储钠罐；所述第二气阀连通所述储钠罐；待金属钠全部流回储钠罐后，关闭回路各部分电加热设备及所有阀门。
相对于现有技术，本发明具有以下优点
I、回路高温部分可以达到1200°C的运行温度，完全可以达到液态金属钠沸腾两相试验的要求；
2、回路各部分之间采取氩弧焊焊接，可以保证整体密封性，可以达到液态金属钠沸腾两相试验的要求；
3、通过加装不同试验段和数据采集系统实现对液态金属钠沸腾两相换热流动特性进行分析研究。
通过回路系统建成后的运行情况证明，回路可以很好的完成以上各项功能，可以实现液态金属钠沸腾两相换热流动特性实验研究。
图I是本发明总体结构示意图。其中1为気气瓶；2为储钠罐；3为电磁泵；4为净化冷阱；5为电磁流量计；6为再生加热器；7为预热器；8为试验段；9为上部膨胀箱；10为膨胀稳压箱；11为真空泵；1_1为第一钠阀；1-2为第二钠阀；1-3为第二钠阀；1-4为第四钠阀；2_1为第一气阀；2_2为第ニ气阀；2-3为第三气阀；2-4为第四气阀；2-5为第五气阀；2-6为第六气阀；2_7为第七气阀；2-8为第八气阀；2-9为第九气阀；2-10为第十气阀；3-1为储钠罐液位探针；3_2为上部膨胀箱液位探针。
具体实施方式
本发明液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统分为三部分高温部分，低温部分，氩气支路。其中低温部分包括储钠罐2，电磁泵3，浄化冷阱4，电磁流量计5，4个钠阀以及相应连接管道，该部分均由316L不锈钢制造，允许运行温度上限为400°C (取决于电磁泵3允许运行温度)；高温部分包括再生加热器6，预热器7，试验段8，上部膨胀箱9以及相应连接管道，该部分由Incoloy800制造，允许运行温度达到1200°C ;氩气支路包括氩气瓶1，膨胀稳压箱10，真空泵11，3个压カ表，10个真空隔膜阀以及相应连接管道。
回路构成如下
储钠罐2出钠管道从距储钠罐2底部150mm处开始，由储钠罐2顶部伸出后延伸至三通点A，出钠管道上焊接第一钠阀1-1。电磁泵3出ロ管道经第二钠阀1-2与三通点A相连，三通点A与再生加热器6壳侧入ロ通过管道连接，其上布置电磁流量计5，再生加热器6壳侧出口与预热器7入口相连，预热器7出口与试验段8入口相连，试验段8出口与上部膨胀箱9焊接连接，上部膨胀箱9出ロ与再生加热器6管侧入口相连，再生加热器6管侧出ロ管道延伸至三通点B，而后与电磁泵3入口管道相连构成回路。电磁泵3进出ロ之间并联泵旁路，通过其上的第三钠阀1-3进行调节；三通点A与B之间设置浄化冷阱4，由第四钠阀1-4进行调节。氩气瓶I通过第三气阀2-3与储钠罐2相连，通过第六气阀2-6与上部膨胀箱9相连；真空泵11通过第九钠阀2-9与膨胀稳压箱10相连，膨胀稳压箱10通过第十气阀2-10与上部膨胀箱9相连。储钠罐2与上部膨胀箱9内分别设置液位探针3-1与3-2。储钠罐2，上部膨胀箱9以及膨胀稳压箱10上分別装配压カ表以及相应排气阀。
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细说明。
本部分结合图1，介绍本发明的两个实施例，分别为负压下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验以及特定压カ下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验。
(一)负压下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验
结合图1，介绍本发明的第一个实施例，负压下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验。该实验分为回路充钠，回路启动与运行，进行试验，回路关闭四个步骤。
回路充钠
由图I所示，回路启动前，确保回路所有气阀，钠阀处于关闭状态。先对储钠罐2内固态金属钠进行预热，待温度提升至200°C左右，认为液态钠达到进入回路的要求。然后
8对回路各部分管道进行预热，使回路低温部分及高温部分均达到200°C至300°C之间，达到液态金属钠流动所需温度。打开第一气阀2-1，第五气阀2-5以及第七气阀2-7从而可以通过压カ表分别观察储钠罐2，上部膨胀箱9以及膨胀稳压箱10内压力。打开所有钠阀1-1，1-2，1-3和1-4，使回路低温部分与高温部分联通。打开第三气阀2-3通过氩气瓶I向储钠罐2内缓慢充入氩气进行加压，同时打开第四气阀2-4为上部膨胀箱9排气，从而使储钠罐2与上部膨胀箱9之间保持相对稳定的压差，将液态金属钠以较稳定的速度由储钠罐2压入整个回路。待上部膨胀箱9内液位探针3-2低液位指示灯亮起时进ー步减慢压钠速度，待上部膨胀箱9内液位探针3-2高液位指示灯亮起时关闭第一钠阀1-1停止压钠。关闭第三气阀2-3以及第四气阀2-4完成回路充钠。
回路启动与运行
由图I所示，开启电磁泵3，使回路内液态金属钠在电磁泵3的驱动下循环流动。通过调节第四钠阀1-4控制冷阱4所在支路的流量，通过调节第三钠阀1-3及第ニ钠阀1-2控制电磁泵3出ロ流量，从而调节流经试验段8的液态钠流速，由电磁流量计5进行观測。通过缓慢提升预热器7电加热功率来提升回路高温部分液态金属钠温度，直至试验段8进ロ温度达到试验要求温度。
进行试验
由图I所示，打开第九气阀2-9，第十气阀2-10，开启真空泵11为膨胀稳压箱10及上部膨胀箱9抽真空，使其真空度达到所需要求。保持试验段8内流速，压力，温度等參数，然后调节试验段8内电加热元件功率直至沸腾两相流动出现，采集试验所得数据。
回路关闭
由图I所示，试验数据采集完毕后，关闭真空泵11，关闭第十气阀2-10。缓慢降低回路各部分加热功率，待回路内液态金属钠温度降低至300°C左右时，关闭电磁泵3，打开第六气阀2-6为上部膨胀箱9充入氩气加压，同时打开第二气阀2-2为储钠罐2降压，从而使回路内液态金属钠流回储钠罐2。待金属钠全部流回储钠罐2后，关闭回路各部分电加热设备及钠阀，气阀。至此，负压下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验进行完毕。
(ニ)特定压カ下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验
特定压カ下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验与负压下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验过程基本相似，其回路充钠，回路启动与运行，回路关闭三个步骤操作方式完全相同。仅进行试验时操作方式存在差別，现仅对进行试验的步骤进行描述。
回路启动与运行后，首先开启第九气阀2-9，第十气阀2-10，启动真空泵11对膨胀稳压箱10和上部膨胀箱9抽真空。抽真空后关闭第九气阀2-9与真空泵11。打开第六气阀2-6，通过氩气瓶I向上部膨胀箱9充入氩气，该过程中第六钠阀2-6开度需进行控制，使系统压カ缓慢变化，以达到尽可能精确的控制。待达到所需压カ后，调节试验段8电加热元件功率，直至沸腾两相流动出现，采集试验所得数据。该过程中膨胀稳压箱10起到稳压作用。待试验參数采集完毕，进行回路关闭操作，至此，特定压カ下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验进行完毕。
经系统回路使用和运行证明，该回路设计合理，运行安全，可以完成负压下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验以及特定压カ下液态金属钠沸腾两相换热流动特性试验。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进ー步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式
仅限于此，对于本发明所属技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求
书确定专利保护范围。
权利要求
1.一种液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统，其特征在于，包括高温部分、低温部分和氩气支路；其中， 低温部分包括储钠罐(2)、电磁泵(3)和浄化冷阱(4)； 高温部分包括再生加热器(6)、预热器(7)、试验段(8)和上部膨胀箱(9); 氩气支路包括氩气瓶(I)、膨胀稳压箱(10 )和真空泵(11); 储钠罐(2)出钠管道从储钠罐(2)顶部伸出后延伸至第一三通点(A)，储钠罐(2)出钠管道上焊接第一钠阀(1-1);电磁泵(3)出口管道经第二钠阀(1-2)与第一三通点(A)相连，第一三通点(A)与再生加热器(6)壳侧入口通过管道连接，再生加热器(6)壳侧出口与预热器(7)入口相连，预热器(7)出口与试验段(8)入口相连，试验段(8)出口与上部膨胀箱(9)焊接连接，上部膨胀箱(9)出口与再生加热器(6)管侧入口相连，再生加热器(6)管侧出口管道延伸至第二三通点(B)，而后与电磁泵(3)入口管道相连构成回路；电磁泵(3)进出口之间并联泵旁路，通过其上的第三钠阀(1-3)进行调节；第一三通点(A)与第二三通点(B)之间设置浄化冷阱(4)，由第四钠阀(1-4)进行调节；氩气瓶(I)通过第三气阀(2-3)与储钠罐(2 )相连，通过第六气阀(2-6 )与上部膨胀箱(9 )相连；真空泵(11)通过第九钠阀(2-9 )与膨胀稳压箱(10)相连，膨胀稳压箱(10)通过第十气阀(2-10)与上部膨胀箱(9)相连。
2.根据权利要求
I所述的液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统，其特征在干，储钠罐(2)与上部膨胀箱(9)内分别设置第一液位探针(3-1)与第二液位探针(3-2)。
3.根据权利要求
I所述的液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统，其特征在干，储钠罐(2)、上部膨胀箱(9)以及膨胀稳压箱(10)上分別装配压カ表以及相应排气阀。
4.根据权利要求
I所述的液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统，其特征在干，连接第一三通点(A)与再生加热器(6 )壳侧入口的管道上设有电磁流量计(5 )。
5.根据权利要求
I所述的液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统，其特征在干，所述低温部分的材质为316L不锈钢。
6.根据权利要求
I所述的液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统，其特征在干，所述高温部分的材质为Incoloy800。
7.根据权利要求
I所述的液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统，其特征在干，储钠罐(2)出钠管道一端延伸至距离距储钠罐(2)底部150mm处。
8.基于权利要求
I所述的液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统的实验方法，其特征在于，包括以下步骤 (O回路充钠 回路启动前，回路所有气阀，钠阀处于关闭状态；先对储钠罐(2)内固态金属钠进行预热，待温度提升至200°C ;然后对回路各部分管道进行预热，使回路低温部分及高温部分均达到200°C至300°C之间；三个压カ表分别通过第一气阀(2-1)、第五气阀(2-5)以及第七气阀(2-7)连通储钠罐(2)、上部膨胀箱(9)以及膨胀稳压箱(10);打开第一气阀(2-1)、第五气阀(2-5)以及第七气阀(2-7)从而可以通过压カ表分别观察储钠罐(2)、上部膨胀箱(9)以及膨胀稳压箱(10)内压カ；打开所有第一钠阀(1-1)、第二钠阀(1-2)、第三钠阀(1-3)和第四钠阀(1-4)，使回路低温部分与高温部分联通；上部膨胀箱(9)上连通有第四气阀(2-4),打开第三气阀(2-3)通过氩气瓶(I)向储钠罐(2)内充入氩气进行加压，同时打开第四气阀(2-4)为上部膨胀箱(9)排气，将液态金属钠由储钠罐(2)压入整个回路；待上部膨胀箱(9)内液态钠到达预定液位时关闭第一钠阀(1-1)停止压钠；关闭第三气阀(2-3)以及第四气阀(2-4)完成回路充钠； (2)回路启动与运行 开启电磁泵(3)，使回路内液态金属钠在电磁泵(3)的驱动下循环流动；通过调节第四钠阀(1-4)控制冷阱(4)所在支路的流量，通过调节第三钠阀(1-3)及第ニ钠阀(1-2)控制电磁泵(3)出口流量，从而调节流经试验段(8)的液态钠流速，连接第一三通点(A)与再生加热器(6)壳侧入ロ的管道上设有电磁流量计(5)，由电磁流量计(5)进行观测液态钠流速；通过提升预热器(7)电加热功率来提升回路高温部分液态金属钠温度，直至试验段(8)进ロ温度达到试验要求温度； (3)进行试验 打开第九气阀(2-9)、第十气阀(2-10)，开启真空泵(11)为膨胀稳压箱(10)及上部膨胀箱(9)抽真空；保持试验段(8)内流速、压カ和温度，然后调节试验段(8)内电加热元件功率直至沸腾两相流动出现，采集试验所得数据； (4)回路关闭 试验数据采集完毕后，关闭真空泵(11)，关闭第十气阀(2-10);降低回路各部分加热功率，待回路内液态金属钠温度降低至300°C时，关闭电磁泵(3)，打开第六气阀(2-6)为上部膨胀箱(9)充入氩气加压，同时打开第二气阀(2-2)为储钠罐(2)降压，从而使回路内液态金属钠流回储钠罐(2);所述第二气阀(2-2)连通所述储钠罐(2);待金属钠全部流回储钠罐(2)后，关闭回路各部分电加热设备及所有阀门。
9.基于权利要求
I所述的液态金属钠沸腾两相热エ水力实验回路系统的实验方法，其特征在于，包括以下步骤 (O回路充钠 回路启动前，回路所有气阀，钠阀处于关闭状态；先对储钠罐(2)内固态金属钠进行预热，待温度提升至200°C ;然后对回路各部分管道进行预热，使回路低温部分及高温部分均达到200°C至300°C之间；三个压カ表分别通过第一气阀(2-1)、第五气阀(2-5)以及第七气阀(2-7)连通储钠罐(2)、上部膨胀箱(9)以及膨胀稳压箱(10);打开第一气阀(2-1)、第五气阀(2-5)以及第七气阀(2-7)从而可以通过压カ表分别观察储钠罐(2)、上部膨胀箱(9)以及膨胀稳压箱(10)内压カ；打开所有第一钠阀(1-1)、第二钠阀(1-2)、第三钠阀(1-3)和第四钠阀(1-4)，使回路低温部分与高温部分联通；上部膨胀箱(9)上连通有第四气阀(2-4),打开第三气阀(2-3)通过氩气瓶(I)向储钠罐(2)内充入氩气进行加压，同时打开第四气阀(2-4)为上部膨胀箱(9)排气，将液态金属钠由储钠罐(2)压入整个回路；待上部膨胀箱(9)内液态钠到达预定液位时关闭第一钠阀(1-1)停止压钠；关闭第三气阀(2-3)以及第四气阀(2-4)完成回路充钠； (2)回路启动与运行 开启电磁泵(3)，使回路内液态金属钠在电磁泵(3)的驱动下循环流动；通过调节第四钠阀(1-4)控制冷阱(4)所在支路的流量，通过调节第三钠阀(1-3)及第ニ钠阀(1-2)控制电磁泵(3)出口流量，从而调节流经试验段(8)的液态钠流速，连接第一三通点(A)与再生加热器(6)壳侧入ロ的管道上设有电磁流量计(5)，由电磁流量计(5)进行观测液态钠流速；通过提升预热器(7)电加热功率来提升回路高温部分液态金属钠温度，直至试验段(8)进ロ温度达到试验要求温度； (3)进行试验 开启第九气阀(2-9)、第十气阀(2-10)，启动真空泵(11)对膨胀稳压箱(10)和上部膨胀箱(9)抽真空；抽真空后关闭第九气阀(2-9)与真空泵(11);打开第六气阀(2-6)，通过氩气瓶(I)向上部膨胀箱(9)充入氩气，待达到所需压カ后，调节试验段(8)电加热元件功率，直至沸腾两相流动出现，采集试验所得数据； (4)回路关闭 试验数据采集完毕后，关闭真空泵(11)，关闭第十气阀(2-10);降低回路各部分加热功率，待回路内液态金属钠温度降低至300°C时，关闭电磁泵(3)，打开第六气阀(2-6)为上部膨胀箱(9)充入氩气加压，同时打开第二气阀(2-2)为储钠罐(2)降压，从而使回路内液态金属钠流回储钠罐(2);所述第二气阀(2-2)连通所述储钠罐(2);待金属钠全部流回储钠罐(2)后，关闭回路各部分电加热设备及所有阀门。
专利摘要
本发明公开了一种液态金属钠沸腾两相热工水力实验回路系统及其实验方法，本回路系统分为三部分高温部分，低温部分，氩气支路；其中低温部分包括储钠罐，电磁泵，电磁流量计，净化冷阱，4个钠阀以及相应连接管道，该部分均由316L不锈钢制造；高温部分包括再生加热器，预热器，试验段，上部膨胀箱以及相应连接管道，该部分由Incoloy800制造，允许运行温度达到1200℃；氩气支路包括氩气瓶，膨胀稳压箱，真空泵，3个压力表，10个真空隔膜阀以及相应连接管道。该系统适合在高温下运行，密封性能良好，通过加装不同试验段和数据采集系统可以实现对液态金属钠沸腾两相换热流动特性进行分析研究。
文档编号G21C17/025GKCN102915777SQ201210381288
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月10日
发明者秋穗正, 巫英伟, 仇子铖, 苏光辉, 田文喜 申请人:西安交通大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan