一种螺旋管换热器流致振动试验模拟装置及其试验方法与流程

本公开属于反应堆领域，特别涉及一种螺旋管换热器流致振动试验模拟装置及其试验方法。

背景技术：

大型钠冷快堆中间热交换器为了缓解管束之间由于高温梯度产生的热应力，一种常见的设计是采用空间螺旋弯管方案。由于增加了此种结构，导致可能产生管束流致振动的区域除了进出口、支撑板区域、还要加上空间弯管区。

由于大型快堆中间换热器流量很大，如果采用1：1的试验模型，那么会大大增加试验件的加工成本以及试验台架的建设成本。

现有技术中，针对同心圆布置的直管，采用的是1：1比例模型，但是取1/6扇形，这是针对同心圆布置的直管；对于按照同心圆布置的空间螺旋弯管的管束结构，采用上述方法就会影响弯管区域的流场，进而导致试验的流致振动与真实情况有所区别，降低试验结果的准确性。因此需要重新设计一款针对同心圆布置的空间螺旋弯管换热器流致振动的试验模拟装置以及试验方法。

技术实现要素：

(一)发明的目的

为克服现有技术的不足，本公开提供了一种可以降低试验成本、提高试验准确性的螺旋管换热器流致振动试验模拟装置及其试验方法。

(二)技术方案

一种螺旋管换热器流致振动试验模拟装置，该装置包括：扇形试验段和环形试验段；

其中扇形试验段包括：厚壁扇形管和薄壁扇形管；厚壁扇形管内部设置有直管段，且在厚壁扇形管外弧面设置有径向进口，在厚壁扇形管下端设置有轴向出口；薄壁扇形管与厚壁扇形管固定连接；

其中环形试验段为厚壁管型结构；环形实验段厚壁内设置有螺旋管段，且在环形实验外弧面上端均匀设置有径向进口，在环形实验外弧面下端均匀设置有径向出口；

其中扇形试验段出口与环形试验段进口相连；环形试验段出口与扇形试验段进口相连。

环形试验段上端的进口数量为四个，下端出口的数量为四个。

扇形试验段与环形试验段流量一致。

扇形试验段出口与环形试验段进口连接管道之间均设置有微调阀门。

环形试验段出口与扇形试验段进口连接管道之间设置有循环泵。

环形试验段四个进口流量相同。

采用螺旋管换热器流致振动试验模拟装置的试验方法，该方法包括：

a.连接扇形试验段与环形试验段；

b.将连接好的扇形试验段与环形试验段安装在试验台架中；

c.分别在扇形试验段和环形试验段的换热管上设置振动传感器；

d.开启循环泵，调节微调阀门；

e.对振动传感器采集的数据进行采集、分析。

步骤d中调节微调阀门，使扇形试验段流量与环形试验段流量一致，且环形试验段四个进口流量均等。

(三)有益效果

本公开采用重新设计的模拟装置进行实验测试，相对于1:1比例模拟，试验台架规模和成本节约25％。同时更加接近真实工况下的流致振动，提高了试验结果的准确性。

本公开对于采用1/6模拟装置而言，空间螺旋管换热器的流致振动试验结果更加准确。

本公开的试验模拟装置结构简单、操作方便能够有效完成空间螺旋管换热器的流致振动测试试验，并且获得准确性高的试验结果。

附图说明

图1是本公开的一个实施例的扇形试验段与环形试验段连接结构示意图；

图2是图1试验模拟装置中的扇形试验段结构示意图；

图3是图1试验模拟装置中的环形试验段结构示意图。

其中1扇形试验段2微调阀门2环形试验段4循环泵5厚壁扇形管6薄壁扇形管

具体实施方式

为了更加准确的表达本公开的技术内容，下面结合具体实施方式进行介绍：

一种螺旋管换热器流致振动试验模拟装置，该装置包括：扇形试验段1和环形试验段3；

其中扇形试验段1包括：厚壁扇形管5和薄壁扇形管6；厚壁扇形管5内部设置有直管段，且在厚壁扇形管5外弧面设置有径向进口，在厚壁扇形管5下端设置有轴向出口；薄壁扇形管6与厚壁扇形管5固定连接；

其中环形试验段3为厚壁管型结构；环形实验段厚壁内设置有螺旋管段，且在环形实验外弧面上端均匀设置有四个径向进口，在环形实验外弧面下端均匀设置有四个径向出口；

其中扇形试验段1出口与环形试验段3进口相连且扇形试验段1出口与环形试验段3进口连接管道之间均设置有微调阀门2；环形试验段3出口与扇形试验段1进口相连且环形试验段3出口与扇形试验段1进口连接管道之间设置有循环泵4。

实施例

针对空间螺旋管换热器，设计制作上述结构的模拟装置，其中空间螺旋管换热器参数为：设备重量8t，一次侧流量80kg/s，制作完成的模拟装置重量2t，一次测流量20kg/s。

采用上述螺旋管换热器流致振动试验模拟装置的试验方法，该方法包括：

a.按照图1所示方式连接扇形试验段1与环形试验段3；

b.将连接好的扇形试验段1与环形试验段3安装在试验台架中；

c.分别在扇形试验段1的中部的直管段换热管中间位置，布置4-8个振动传感器，

环形试验段3中间位置螺旋管段换热器中间位置上，布置4-8个振动传感器；将传感器连接到数据采集仪上；

d.开启循环泵4，调节微调阀门2(流量控制阀门)，使扇形试验段1流量与环形试验段3流量均达到20kg/s，且环形试验段3四个进口流量均等达到5kg/s；

e.对振动传感器采集的数据进行采集、分析。

显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若对本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其同等技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本公开的举例说明，本公开也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本公开的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本公开的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本公开的范围内。

技术特征：

技术总结
本公开属于反应堆领域，特别涉及一种螺旋管换热器流致振动试验模拟装置及其试验方法。该装置包括：扇形试验段和环形试验段；其中扇形试验段包括：厚壁扇形管和薄壁扇形管；厚壁扇形管内部设置有直管段，且在厚壁扇形管外弧面设置有径向进口，在厚壁扇形管下端设置有轴向出口；薄壁扇形管与厚壁扇形管固定连接；其中环形试验段为厚壁管型结构；环形实验段厚壁内设置有螺旋管段，且在环形实验外弧面上端均匀设置有四个径向进口，在环形实验外弧面下端均匀设置有四个径向出口；其中扇形试验段出口与环形试验段进口相连；环形试验段出口与扇形试验段进口相连。从而提供了一种可以降低试验成本、提高试验准确性的试验模拟装置及其试验方法。

技术研发人员：宋广懂;杨红义;余华金;张振兴;申凤阳;刘萌萌
受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院
技术研发日：2018.12.12
技术公布日：2019.04.09