基于LabVIEW与PCC构建变压器用冷却器性能测控系统

基于LabVIEW软件平台与PCC(计算机可编程控制器)硬件平台,结合无线通信技术,设计了一种变压器用冷却器性能检测试验装置实时测控系统。系统充分利用了LabVIEW与PCC各自优点,实现了装置的远程实时数据采集与设备控制。采用三电一体集成技术,有效地提高了装置的自动化水平,并降低了电控单元的复杂程度,具有开发周期短、测控精准、运行可靠、智能程度高、更改便捷等显著优点。该系统已于2012年10月通过验收,实践应用效果良好。该方案可推广至其他稳态、准稳态热工水力试验当中。     

高温钠热管传热性能试验研究

为获得高温钠热管传热性能,开展真空条件下钠热管启动性能和等温性能试验,获得了钠热管真空条件下启动速度与等温性能数据;开展强制冷却工况条件下传热性能试验,获得了钠热管声速限特性与试验工况下的最大传热功率。经试验验证,所研制高温钠热管在真空条件下,580 ℃时完全启动,启动用时20 min,轴向壁面温差低于11 ℃,等温性能良好;钠热管传热功率在工作温度为500～650 ℃时受声速极限限制,在650 ℃以上受携带极限限制;在750 ℃和850 ℃时,测得热管最大散热功率分别为4.78 kW与8.02 kW,对应的最大轴向热流密度分别为1.51 kW/cm²与2.53 kW/cm²。试验结果表明,所研制钠热管具有较强传热能力,可满足热管式核反应堆等工程应用需求。     

基于多孔介质模型的钾热管数值模拟

为研究钾热管内传热传质机理,对钾热管进行了数值模拟。建立了固液气三相耦合数学模型。其中对吸液芯液体流动区域采用了多孔介质模型,该模型考虑了液体流动对热管传热性能的影响。利用PHOENICS3.6对数学模型进行数值计算,得到了热管内的稳态工作参数。分析模拟结果得到了钾热管内部各相工质传热、传质机理,并与试验数据进行了比较。结果表明,模拟结果与试验数据符合较好。     

强迫循环沉淀式冷阱试验与数值模拟

对于钠钾合金热传输系统,其传热和机械等性能会因工质中杂质的存在而严重受损,因此必须对杂质浓度加以控制。而冷阱就是承担着净化钠钾合金作用的重要部件。本文选取强迫循环沉淀式冷阱对其流动传热特性进行了分析研究,利用CFX程序对冷阱的运行工况进行数值模拟,通过试验对比验证,得出其较完整的工作特性曲线,并给出优化建议。     

差动变压器式单点液态金属液位计的研制

研制了一种全新的差动变压器(LVDT)式单点液态金属液位计,并对其性能进行了测试。结果表明,该型液位计不受诸多误差因素的影响(如温度效应),其探头可在0~650℃范围内长期工作,其对液面测量误差优于±2mm。该型液位计配合专用的驱动机构,可实现液面的连续测量。     

钾热管稳态数值模拟分析

进行热管的数值模拟主要是为预测钾热管稳态运行时的工作特性。热管的物理模型中包括了管壁、吸液芯及蒸气腔内蒸气3个耦合传热区域。利用PHOENICS程序作为求解器对控制方程和边界条件进行求解,得到了热管稳态运行时的温度、速度、压力分布。计算结果与试验结果进行了对比,两者符合较好。     

有芯和无芯高温重力钾热管启动性能试验研究

为研究有芯和无芯高温钾热管在重力状态下的启动性能，开展了相关对比与敏感性试验研究。得到有芯热管试验中的最优充液量为17.5 g，此充液量能避免充液量不足导致的启动升温较慢、末端温度低，也可避免充液量过大时间歇沸腾和过渡沸腾；无芯热管在启动和升温过程处于间歇沸腾工况，剧烈程度随充液量减少而降低，试验中最优充液量为9 g。在工程范围内，倾角对热管传热性能的影响可忽略。在试验状态下有芯钾热管启动性能优于无芯钾热管。     

小型NaK热真空电磁泵设计及其特性实验研究

采用等效电路法设计了额定工作温度为500 ℃、额定流量为11 m³/h、额定扬程为30 kPa的小型NaK热真空电磁泵。利用中国原子能科学研究院的ATC-S_NaK装置获取该电磁泵的工作特性曲线，并分析了工质温度、功率、运行频率对其运行特性的影响。结果表明，泵最优运行频率与NaK工质的温度相关。本文研究结果对泵的设计及运行程序的制定具有指导意义。     

干道式高温热管的传热性能试验研究

干道式高温热管传热性能试验主要是为了获得干道式热管在不同温度范围的传热极限及重力场对传热极限的影响。在真空条件下启动热管,调节水套气隙氩气和氦气比例来测量声速极限,建立可调角度台架得到不同倾角下热管的极限传热性能。试验得到400～650 ℃工作温度下热管的极限传热功率曲线及不同倾角下热管的极限传热功率。此类热管510 ℃以下传热极限为声速限;±10°范围内重力对传热极限无影响;极限传热功率为2.8 kW。     

钠钾合金回路加热器设计

钠钾合金加热器是NaK合金传热试验回路的加热装置，用于加热从回热器出来的钠钾合金工质至散热器性能测试段所需的进口温度。回路所需加热功率较大（300kW），因此，在钠钾合金传热试验回路主回路中设置了2台相同的加热器，二级加热钠钾合金工质。每台加热器最大加热功率150kW，额定加热功率134kW。加热器进口温度537．5℃，出口温度600℃，流量2．47kg／s。加热器主要由19支加热元件、元件定位件以及压力容器组成。