大长径比高温热管性能测试实验装置及工作方法

1.本发明涉及核电源技术领域，具体涉及一种大长径比高温热管性能测试实验装置及工作方法。


背景技术：

2.高温热管式车载堆、海洋堆作为高温热管在核能领域的重要应用前景，具有运行环境复杂、固有安全性高、工作噪音小静谧性好等优点，作为关键部件的大长径比高温热管的性能测试至关重要。大长径比高温热管是一种长度大于三米，长径比大于150，工作温度大于600℃的传热元件，具备导热性高、等温性优良、组成结构简单、成本低廉的优点，同时环境适应性强、安装维修方便、固有安全性好。然而大长径比高温热管由于长度较长，布置绝热段后的重量较重，常规调节角度方法无法使用，现有手段无法实现大角度传热性能测试，需要一种装置满足对于大长径比高温热管不同倾角下的性能测试。


技术实现要素：

3.为解决大长径比高温热管由于长度较长，布置绝热段后的重量较重，常规调节角度方法无法使用的问题，本发明提供了一种大长径比高温热管性能测试实验装置及工作方法，能够满足对不同功率下大长径比高温热管不同水平倾角下的传热性能测试。
4.为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
5.一种大长径比高温热管性能测试实验装置及工作方法，包括支撑架1、大长径比高温热管2、电磁感应线圈3、保温屏蔽材料4、减速仪5、钢丝收纳转轴6、电动葫芦升降机7、钢丝8、滑轮组9和直流电源10；所述大长径比高温热管2、电磁感应线圈3、保温屏蔽材料4置于支撑架1内部，电磁感应线圈3、保温屏蔽材料4布置在大长径比高温热管2蒸发段，大长径比高温热管2蒸发段临近支撑架1末端，支撑架1末端与减速仪5连接，前端为孔状结构用于连接钢丝8，钢丝8通过滑轮组9改变两次方向后由电动葫芦升降机7收纳至钢丝收纳转轴6内，钢丝收纳转轴6内部存在收纳轴，将钢丝8卷在收纳轴上，直流电源10连接电磁感应线圈3为其输送电能。
6.所述电磁感应线圈3、保温屏蔽材料4、直流电源10组成加热系统，直流电源10使用程控电源，调控电磁感应线圈3功率，保温屏蔽材料4保证加热过程无热量损失。
7.所述大长径比高温热管2类型为毛细驱动热管，吸液芯为干道式丝网吸液芯，长度》4000mm，直径≥20mm，蒸发段长度1000mm，工作介质为钠，工作温度800-1000℃。
8.所述减速仪5、钢丝收纳转轴6、电动葫芦升降机7、钢丝8、滑轮组9组成水平倾角调节系统，电动葫芦升降机7牵引钢丝8经由滑轮组9改变方向后拉动支撑架1沿减速仪5轴向旋转，使得大长径比高温热管2水平倾角得以改变，保证性能测试工况的全覆盖。
9.根据权利要求1所述的一种大长径比高温热管性能测试实验装置及工作方法，其特征在于：电动葫芦升降机7采用防腐钢丝绳电动葫芦，升起高度》4m，承重0.5吨，配有减速仪以保证水平倾角调节时缓慢可控。
10.和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
11.大长径比高温热管由于长度较长，布置绝热段后的重量较重，常规调节角度方法无法使用，本发明中采用减速仪、钢丝收纳转轴、电动葫芦升降机、钢丝、滑轮组组成水平倾角调节系统，角度调节更加安全便捷可靠；采用电磁感应加热方式进行热管加热，热响应快、加热效率高；采用滑轮组改变牵引方向使牵引动作更加简便快捷安全。
12.本发明针对大长径比高温热管的传热性能测试验证问题，提出了一种固有安全性高的装置，本发明结构紧凑、固有安全性高、方法简单可行，可用于大长径比高温热管基于不同水平倾角下的传热性能测试。
附图说明
13.图1为本发明大长径比高温热管性能测试实验装置示意图。
具体实施方式
14.现结合实例、附图对本发明作进一步描述：
15.如图1所示，本发明一种大长径比高温热管性能测试实验装置，包括支撑架1、大长径比高温热管2、电磁感应线圈3、保温屏蔽材料4、减速仪5、钢丝收纳转轴6、电动葫芦升降机7、钢丝8、滑轮组9和直流电源10；所述大长径比高温热管2、电磁感应线圈3、保温屏蔽材料4置于支撑架1内部，电磁感应线圈3、保温屏蔽材料4布置在大长径比高温热管2蒸发段，大长径比高温热管2蒸发段临近支撑架1末端，支撑架1末端与减速仪5连接，前端为孔状结构用于连接钢丝8，钢丝8通过滑轮组9改变两次方向后由电动葫芦升降机7收纳至钢丝收纳转轴6内，钢丝收纳转轴6内部存在收纳轴，将钢丝8卷在收纳轴上，直流电源10使用电线连接电磁感应线圈3为其输送电能。
16.所述电磁感应线圈3、保温屏蔽材料4、直流电源10组成加热系统，作为本发明的优选实施方式，直流电源10使用程控电源，调控电磁感应线圈3功率，保温屏蔽材料4保证加热过程无热量损失
17.作为本发明的优选实施方式，所述大长径比高温热管2类型为毛细驱动热管，吸液芯为干道式丝网吸液芯，长度》4000mm，直径≥20mm，蒸发段长度1000mm，工作介质为钠，工作温度800-1000℃。
18.作为本发明的优选实施方式，所述减速仪5、钢丝收纳转轴6、电动葫芦升降机7、钢丝8、滑轮组9组成水平倾角调节系统，电动葫芦升降机7牵引钢丝8经由滑轮组9改变方向后拉动支撑架1沿减速仪5轴向旋转，使得大长径比高温热管2水平倾角得以改变，保证性能测试工况的全覆盖。
19.作为本发明的优选实施方式，电动葫芦升降机7采用防腐钢丝绳电动葫芦，升起高度》4m，承重0.5吨，配有减速仪以保证水平倾角调节时缓慢可控。
20.本发明的工作原理为：打开电动葫芦升降机7开关，缓慢调节升降速度使支撑架1缓慢升起，同时观察量角器或水平标尺等角度测量工具，待支撑架1与地面夹角达到指定角度工况后，关闭电动葫芦升降机7，打开直流电源10为实验装置供电，调节电源功率，电磁感应线圈3产生电磁场，大长径比高温热管2的金属管壁由于电磁感应效应产生热量，大长径比高温热管2逐渐启动；实验结束后，首先打开电动葫芦升降机7开关，调节支撑架1至90
°
夹
角使得大长径比高温热管2内部工质完全流回蒸发段，待温度降至80℃后，调节支撑架1至0
°
夹角，保证水平倾角调节系统寿命。


技术特征：
1.一种大长径比高温热管性能测试实验装置，其特征在于：包括支撑架(1)、大长径比高温热管(2)、电磁感应线圈(3)、保温屏蔽材料(4)、减速仪(5)、钢丝收纳转轴(6)、电动葫芦升降机(7)、钢丝(8)、滑轮组(9)和直流电源(10)；所述大长径比高温热管(2)、电磁感应线圈(3)、保温屏蔽材料(4)置于支撑架(1)内部，电磁感应线圈(3)、保温屏蔽材料(4)布置在大长径比高温热管(2)蒸发段，大长径比高温热管(2)蒸发段临近支撑架(1)末端，支撑架(1)末端与减速仪(5)连接，前端为孔状结构用于连接钢丝(8)，钢丝(8)通过滑轮组(9)改变两次方向后由电动葫芦升降机(7)收纳至钢丝收纳转轴(6)内，钢丝收纳转轴(6)内部存在收纳轴，将钢丝(8)卷在收纳轴上，直流电源(10)连接电磁感应线圈(3)为其输送电能。2.根据权利要求1所述的一种大长径比高温热管性能测试实验装置，其特征在于：所述电磁感应线圈(3)、保温屏蔽材料(4)、直流电源(10)组成加热系统，直流电源(10)使用程控电源，调控电磁感应线圈(3)功率，保温屏蔽材料(4)保证加热过程无热量损失。3.根据权利要求1所述的一种大长径比高温热管性能测试实验装置，其特征在于：所述大长径比高温热管(2)类型为毛细驱动热管，吸液芯为干道式丝网吸液芯，长度>4000mm，直径≥20mm，蒸发段长度1000mm，工作介质为钠，工作温度800-1000℃。4.根据权利要求1所述的一种大长径比高温热管性能测试实验装置，其特征在于：所述减速仪(5)、钢丝收纳转轴(6)、电动葫芦升降机(7)、钢丝(8)、滑轮组(9)组成水平倾角调节系统，电动葫芦升降机(7)牵引钢丝(8)经由滑轮组(9)改变方向后拉动支撑架(1)沿减速仪(5)轴向旋转，使得大长径比高温热管(2)水平倾角得以改变，保证性能测试工况的全覆盖。5.根据权利要求1所述的一种大长径比高温热管性能测试实验装置，其特征在于：电动葫芦升降机(7)采用防腐钢丝绳电动葫芦，升起高度>4m，承重0.5吨，配有减速仪(5)以保证水平倾角调节时缓慢可控。6.权利要求1至5任一项所述一种大长径比高温热管性能测试实验装置的工作方法，其特征在于：打开电动葫芦升降机(7)开关，缓慢调节升降速度使支撑架(1)缓慢升起，同时观察角度测量工具，待支撑架(1)与地面夹角达到指定角度工况后，关闭电动葫芦升降机(7)，打开直流电源(10)为实验装置供电，调节电源功率，电磁感应线圈(3)产生电磁场，大长径比高温热管(2)的金属管壁由于电磁感应效应产生热量，大长径比高温热管(2)逐渐启动；实验结束后，首先打开电动葫芦升降机(7)开关，调节支撑架(1)至90
°
夹角使得大长径比高温热管(2)内部工质完全流回蒸发段，待温度降至80℃后，调节支撑架(1)至0
°
夹角，保证水平倾角调节系统寿命。

技术总结
本发明公开了一种大长径比高温热管性能测试实验装置及工作方法，该实验装置包括支撑架、电源、大长径比高温热管、电磁感应线圈、保温屏蔽材料、减速仪、钢丝收纳转轴、电动葫芦升降机、钢丝、滑轮组、直流电源。本发明结构紧凑、固有安全性高、方法简单可行，可用于大长径比高温热管基于不同水平倾角下的传热性能测试。高温热管基于不同水平倾角下的传热性能测试。高温热管基于不同水平倾角下的传热性能测试。


技术研发人员：苏光辉 张嘉睿 郭凯伦 田文喜 王成龙 秋穗正
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/25