本發(fā)明涉及用于模擬核反應(yīng)堆工作狀態(tài)的模擬裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道壓差測量組件。

背景技術(shù)：

不同于常規(guī)核反應(yīng)堆裝置，浮動(dòng)核電站、核動(dòng)力艦船、船舶在運(yùn)行時(shí)會(huì)受海洋條件的影響。海洋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的外力場會(huì)改變冷卻劑通道進(jìn)出口的有效高度差與加速度場，也會(huì)改變流體慣性力和粘性力的相對大小，使速度邊界層、熱邊界層特性等發(fā)生改變，同時(shí)，流道幾何構(gòu)型不同，阻力特性也不同。阻力特性的變化會(huì)直接引起流量、汽泡演化等熱工水力特性的變化。

棒束通道是常用的反應(yīng)堆堆芯組件。在運(yùn)動(dòng)條件下，由于運(yùn)動(dòng)引起的附加力，導(dǎo)致液體的流動(dòng)阻力發(fā)生變化，由于棒束燃料組件結(jié)構(gòu)的特殊性，其流動(dòng)、傳熱等熱工水力特性與簡單通道存在差異，因此，對運(yùn)動(dòng)條件下棒束燃料組件的熱工水力參數(shù)研究具有重要意義。

現(xiàn)有技術(shù)中沒有涉及在運(yùn)動(dòng)條件下細(xì)棒束燃料組件熱工水力實(shí)驗(yàn)裝置通道的測壓組件技術(shù)，因此，有必要研制一種運(yùn)動(dòng)條件下對棒束通道進(jìn)行測壓的組件，以便于開展運(yùn)動(dòng)條件下棒束通道的流動(dòng)與傳熱特性試驗(yàn)或研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道壓差測量組件，所述組件可用于對運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道進(jìn)行壓差測量，以用于開展運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道流動(dòng)與傳熱特性研究或?qū)嶒?yàn)。

為解決上述問題，本發(fā)明提供的一種運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道壓差測量組件通過以下技術(shù)要點(diǎn)來解決問題：一種運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道壓差測量組件，包括流道板，所述流道板為其上設(shè)置有流道的中空結(jié)構(gòu)，流道板的流道內(nèi)還設(shè)置有加熱棒，還包括設(shè)置于流道板上的測壓裝置，所述測壓裝置用于測量所述流道周向上不同點(diǎn)各點(diǎn)的壓力或測量點(diǎn)與點(diǎn)之間的壓差，所述不同點(diǎn)均位于流道的同一軸線位置。

為了測量運(yùn)動(dòng)對棒束通道周向上不同位置壓力的影響，本方案中，相當(dāng)于在流道板的一個(gè)截面邊緣的不同位置布置了一個(gè)測壓點(diǎn)或取壓點(diǎn)，靜止條件下，棒束通道周向位置各點(diǎn)的壓力值基本相同。而傾斜工況及運(yùn)動(dòng)工況下，處于流道不同周向位置處的測壓點(diǎn)或取壓點(diǎn)受重力、運(yùn)動(dòng)加速度等的影響，壓力特性會(huì)有一定差別。因此本案中，在不同周向位置布置兩個(gè)或以上測壓點(diǎn)或取壓點(diǎn)，將方便比較傾斜及運(yùn)動(dòng)條件對流道壓力的影響。具體的，對以上測壓裝置所獲取的各個(gè)點(diǎn)的壓力值作差，或通過直接得到的壓差，可反映棒束通道，即所述的流道不同周向位置處壓力受傾斜和運(yùn)動(dòng)的影響，所述壓差值能夠用于運(yùn)動(dòng)條件下棒束通道的流動(dòng)阻力特性試驗(yàn)、用于開展運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道流動(dòng)與傳熱特性研究或?qū)嶒?yàn)等。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案為：

作為測壓裝置的具體實(shí)現(xiàn)方式，所述測壓裝置包括壓差傳感器及兩個(gè)引壓元件，所述引壓元件包括第一螺紋接頭及與第一螺紋接頭螺紋連接的引壓管，所述第一螺紋接頭固定于流道板的外壁上，且兩個(gè)第一螺紋接頭位于流道板同一軸向位置上，兩個(gè)第一螺紋接頭位于流道板不同的周向位置上；

所述引壓管均與流道相通，各引壓管的自由端分別連接在壓差傳感器的不同壓力引入端上。本方案中，通過引壓管向壓差傳感器引入流道板某一橫截面周向上不同兩點(diǎn)的壓力值，即可獲得壓差數(shù)據(jù)，以上引壓管與第一螺紋接頭形成了可拆卸的連接形式，便于測壓裝置的裝配與維護(hù)，同時(shí)可降低維護(hù)成本。本方案中，第一螺紋接頭焊接在流道板上，引壓管的端部位于流道的外側(cè)，這樣，可避免取壓造成流道板內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。

為避免引壓元件對通道內(nèi)的流體形成流場擾動(dòng)或減少擾動(dòng)程度，也為了更方便地比較傾斜和運(yùn)動(dòng)條件對通道內(nèi)相應(yīng)位置壓差的影響，兩個(gè)引壓元件的取壓點(diǎn)相對于流道板的中心呈對稱分布。

由于棒束通道的壓力高達(dá)15MPa，流體溫度也較高，因此取壓測點(diǎn)需要有效的密封技術(shù)，作為一種密封可靠性高的實(shí)現(xiàn)方案，還包括筒體，所述流道板設(shè)置于筒體的中空區(qū)域內(nèi)，所述筒體的壁面上設(shè)置有用于引壓管穿過筒體側(cè)壁的通孔；

所述引壓元件還包括第二螺紋接頭、第一壓緊螺帽、密封頭、連接管、密封墊圈及第二壓緊螺母，所述第二螺紋接頭、密封頭、連接管均為管狀結(jié)構(gòu)；

所述第二螺紋接頭的一端固定于筒體上，所述第一壓緊螺母用于實(shí)現(xiàn)密封頭的一端與第二螺紋接頭另一端的連接，所述連接管的一端與密封頭的另一端固定連接，所述連接管的另一端上還設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)連接管與第二壓緊螺母螺紋連接的第三螺紋接頭，所述密封墊圈設(shè)置于連接管與第二壓緊螺母的配合面上，在第二壓緊螺母旋緊的過程中，所述密封墊圈的內(nèi)側(cè)與引壓管之間的壓應(yīng)力逐漸增大，密封墊圈的外側(cè)與連接管之間的壓應(yīng)力逐漸增大；

所述引壓管由第二壓緊螺母上引出。

本方案中，第二螺紋接頭可焊接在筒體上，第一壓緊螺母與第二螺紋接頭螺紋連接的過程中，可通過在密封頭上設(shè)置凸臺(tái)，第一壓緊螺母對凸臺(tái)的壓應(yīng)力可用于實(shí)現(xiàn)密封頭端部與第二螺紋接頭端部的密封，連接管與密封頭的連接可采用焊接連接，密封頭與連接管也可采用整體形式，第二壓緊螺母與第三螺紋接頭螺紋連接的過程中，可對密封墊圈施加壓力，以實(shí)現(xiàn)連接管相對于流道板為外端的一端的密封。本方案中，由于采用到了連接管，這樣，以上連接管可用于散熱，此情況下，即使將密封墊圈設(shè)置為材質(zhì)為聚四氟乙烯墊圈，密封墊圈也能長期保持良好的密封效果；同時(shí)本案中，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，考慮到引壓管的承壓能力和在流道板上開孔對流道板承壓能力的影響，所述引壓管的直徑不宜過大，而以上方案中，相當(dāng)于對引壓管有兩處約束，這樣，可保證引壓管具有較長的使用壽命；同時(shí)，由于第一螺紋接頭處相互嚙合的螺紋在受熱時(shí)剛度變差，而對引壓管具有兩處約束，兩處約束位置之間的引壓管在熱變形時(shí)，由引壓管傳遞至以上所述的相互嚙合的螺紋上的壓應(yīng)力可有效增加第一螺紋接頭處密封性能的穩(wěn)定性；同時(shí)以上方案各部件之間的連接關(guān)系均為可拆卸連接關(guān)系，可方便本組件的裝配與維護(hù)，同時(shí)可減少維護(hù)成本。

作為一種可提升和保證密封墊圈密封性能的實(shí)現(xiàn)方案，所述連接管另一端管孔的端部呈錐形，且管孔錐形段的面積較大端靠近連接管的端部；

所述密封墊圈的外形與所述錐形匹配，密封墊圈鑲嵌于所述錐形段中。

為便于控制密封墊圈在第二壓緊螺母等的擠壓下的變形方向，還包括設(shè)置于所述錐形段內(nèi)側(cè)的密封塊，所述密封塊上設(shè)置有用于引壓管穿過的通孔。以上密封塊用于對密封墊圈的端部進(jìn)行阻擋，這樣，在第二壓緊螺母擰緊的過程中，可使得兩個(gè)密封面上具有足夠的密封比壓。

為實(shí)現(xiàn)沿著流道板的長度方向，獲得多個(gè)壓差值以供棒束通道在運(yùn)動(dòng)條件下其上流道內(nèi)壓力變化研究，所述測壓裝置為多個(gè)，且各測壓裝置位于流道板不同的軸線位置。同時(shí)，設(shè)置為測壓裝置為多個(gè)且對測壓裝置的位置進(jìn)行限定，還能夠驗(yàn)證單個(gè)測壓裝置所得值的準(zhǔn)確性。

為便于獲得流道進(jìn)出口的壓力，以便于獲得準(zhǔn)確的棒束通道內(nèi)的阻力特性，還包括設(shè)置于流道板入口端處的入口壓力測量裝置及設(shè)置于流道板出口端處的出口壓力測量裝置。

作為一種便于在流道內(nèi)設(shè)置熱電偶以獲取流道內(nèi)的溫度分布，以用于研究運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下棒束通道內(nèi)的溫度分布特性，且熱電偶不影響流道內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)方案，所述加熱棒為由導(dǎo)電材料制成圓管。本方案中，熱電偶可設(shè)置于加熱棒中。

作為一種便于本組件裝配與維護(hù)、便于減少維護(hù)成本的技術(shù)方案，所述流道板為由兩塊槽鋼拼接而成的矩管狀結(jié)構(gòu)，兩塊槽鋼通過連接螺栓連接，所述流道的壁面上還設(shè)置有絕緣層，且絕緣層上設(shè)置有用于均壓的通孔，所述加熱棒均位于絕緣層的內(nèi)側(cè)。以上絕緣層用作實(shí)現(xiàn)流道板與流體的絕緣和隔離，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，由于絕緣層和流道板上需要開設(shè)引壓孔，所述絕緣層可延伸至在所述引壓孔的壁面上，同時(shí)，在引壓管與第一螺紋接頭之間和/或第一螺紋接頭與流道板之間也設(shè)置絕緣材料。進(jìn)一步的，以上絕緣層采用陶瓷板，以利用陶瓷板性能的穩(wěn)定性提高絕緣層的使用壽命。

本發(fā)明具有以下有益效果：

為了測量運(yùn)動(dòng)對棒束通道周向上不同位置壓力的影響，本方案中，相當(dāng)于在流道板的一個(gè)截面邊緣的不同位置布置了一個(gè)測壓點(diǎn)或取壓點(diǎn)，靜止條件下，棒束通道周向位置各點(diǎn)的壓力值基本相同。而傾斜工況及運(yùn)動(dòng)工況下，處于流道不同周向位置處的測壓點(diǎn)或取壓點(diǎn)受重力、運(yùn)動(dòng)加速度等的影響，壓力特性會(huì)有一定差別。因此本案中，在不同周向位置布置兩個(gè)或以上測壓點(diǎn)或取壓點(diǎn)，將方便比較傾斜及運(yùn)動(dòng)條件對流道壓力的影響。

對以上測壓裝置所獲取的各個(gè)點(diǎn)的壓力值作差，或通過直接得到的壓差，可反映棒束通道，即所述的流道不同周向位置處壓力受傾斜和運(yùn)動(dòng)的影響，所述壓差值能夠用于運(yùn)動(dòng)條件下棒束通道的流動(dòng)阻力特性試驗(yàn)、用于開展運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道流動(dòng)與傳熱特性研究或?qū)嶒?yàn)等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道壓差測量組件一個(gè)具體實(shí)施例的主視剖視圖；

圖2為本發(fā)明所述的一種運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道壓差測量組件一個(gè)具體實(shí)施例的側(cè)視剖視圖。

圖中標(biāo)記分別為：1、筒體，2、流道板，3、第一螺紋接頭，4、第二螺紋接頭，5、第一壓緊螺母，6、密封頭，7、連接管，8、密封墊圈，9、密封塊，10、引壓管，11、第二壓緊螺母，12、第三螺紋接頭，13、連接螺栓，14、絕緣層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不僅限于以下實(shí)施例：

實(shí)施例1：

如圖1和圖2所示，一種運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道壓差測量組件，包括流道板2，所述流道板2為其上設(shè)置有流道的中空結(jié)構(gòu)，流道板2的流道內(nèi)還設(shè)置有加熱棒，還包括設(shè)置于流道板2上的測壓裝置，所述測壓裝置用于測量所述流道周向上不同點(diǎn)各點(diǎn)的壓力或測量點(diǎn)與點(diǎn)之間的壓差，所述不同點(diǎn)均位于流道的同一軸線位置。

為了測量運(yùn)動(dòng)對棒束通道周向上不同位置壓力的影響，本方案中，相當(dāng)于在流道板2的一個(gè)截面邊緣的不同位置布置了一個(gè)測壓點(diǎn)或取壓點(diǎn)，靜止條件下，棒束通道周向位置各點(diǎn)的壓力值基本相同。而傾斜工況及運(yùn)動(dòng)工況下，處于流道不同周向位置處的測壓點(diǎn)或取壓點(diǎn)受重力、運(yùn)動(dòng)加速度等的影響，壓力特性會(huì)有一定差別。因此本案中，在不同周向位置布置兩個(gè)或以上測壓點(diǎn)或取壓點(diǎn)，將方便比較傾斜及運(yùn)動(dòng)條件對流道壓力的影響。具體的，對以上測壓裝置所獲取的各個(gè)點(diǎn)的壓力值作差，或通過直接得到的壓差，可反映棒束通道，即所述的流道不同周向位置處壓力受傾斜和運(yùn)動(dòng)的影響，所述壓差值能夠用于運(yùn)動(dòng)條件下棒束通道的流動(dòng)阻力特性試驗(yàn)、用于開展運(yùn)動(dòng)條件下的棒束通道流動(dòng)與傳熱特性研究或?qū)嶒?yàn)等。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步限定，如圖1和圖2所示，作為測壓裝置的具體實(shí)現(xiàn)方式，所述測壓裝置包括壓差傳感器及兩個(gè)引壓元件，所述引壓元件包括第一螺紋接頭3及與第一螺紋接頭3螺紋連接的引壓管10，所述第一螺紋接頭3固定于流道板2的外壁上，且兩個(gè)第一螺紋接頭3位于流道板2同一軸向位置上，兩個(gè)第一螺紋接頭3位于流道板2不同的周向位置上；

所述引壓管10均與流道相通，各引壓管10的自由端分別連接在壓差傳感器的不同壓力引入端上。本方案中，通過引壓管10向壓差傳感器引入流道板2某一橫截面周向上不同兩點(diǎn)的壓力值，即可獲得壓差數(shù)據(jù)，以上引壓管10與第一螺紋接頭3形成了可拆卸的連接形式，便于測壓裝置的裝配與維護(hù)，同時(shí)可降低維護(hù)成本。本方案中，第一螺紋接頭3焊接在流道板2上，引壓管10的端部位于流道的外側(cè)，這樣，可避免取壓造成流道板2內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。

為避免引壓元件對通道內(nèi)的流體形成流場擾動(dòng)或減少擾動(dòng)程度，兩個(gè)引壓元件的取壓點(diǎn)相對于流道板2的中心呈對稱分布。

由于棒束通道的壓力高達(dá)15MPa，流體溫度也較高，因此取壓測點(diǎn)需要有效的密封技術(shù)，作為一種密封可靠性高的實(shí)現(xiàn)方案，還包括筒體1，所述流道板2設(shè)置于筒體1的中空區(qū)域內(nèi)，所述筒體1的壁面上設(shè)置有用于引壓管10穿過筒體1側(cè)壁的通孔；

所述引壓元件還包括第二螺紋接頭4、第一壓緊螺帽、密封頭6、連接管7、密封墊圈8及第二壓緊螺母11，所述第二螺紋接頭4、密封頭6、連接管7均為管狀結(jié)構(gòu)；

所述第二螺紋接頭4的一端固定于筒體1上，所述第一壓緊螺母5用于實(shí)現(xiàn)密封頭6的一端與第二螺紋接頭4另一端的連接，所述連接管7的一端與密封頭6的另一端固定連接，所述連接管7的另一端上還設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)連接管7與第二壓緊螺母11螺紋連接的第三螺紋接頭12，所述密封墊圈8設(shè)置于連接管7與第二壓緊螺母11的配合面上，在第二壓緊螺母11旋緊的過程中，所述密封墊圈8的內(nèi)側(cè)與引壓管10之間的壓應(yīng)力逐漸增大，密封墊圈8的外側(cè)與連接管7之間的壓應(yīng)力逐漸增大；

所述引壓管10由第二壓緊螺母11上引出。

本方案中，第二螺紋接頭4可焊接在筒體1上，第一壓緊螺母5與第二螺紋接頭4螺紋連接的過程中，可通過在密封頭6上設(shè)置凸臺(tái)，第一壓緊螺母5對凸臺(tái)的壓應(yīng)力可用于實(shí)現(xiàn)密封頭6端部與第二螺紋接頭4端部的密封，連接管7與密封頭6的連接可采用焊接連接，密封頭6與連接管7也可采用整體形式，第二壓緊螺母11與第三螺紋接頭12螺紋連接的過程中，可對密封墊圈8施加壓力，以實(shí)現(xiàn)連接管7相對于流道板2為外端的一端的密封。本方案中，由于采用到了連接管7，這樣，以上連接管7可用于散熱，此情況下，即使將密封墊圈8設(shè)置為材質(zhì)為聚四氟乙烯墊圈，密封墊圈8也能長期保持良好的密封效果；同時(shí)本案中，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，考慮到引壓管10的承壓能力和在流道板2上開孔對流道板2承壓能力的影響，所述引壓管10的直徑不宜過大，而以上方案中，相當(dāng)于對引壓管10有兩處約束，這樣，可保證引壓管10具有較長的使用壽命；同時(shí)，由于第一螺紋接頭3處相互嚙合的螺紋在受熱時(shí)剛度變差，而對引壓管10具有兩處約束，兩處約束位置之間的引壓管10在熱變形時(shí)，由引壓管10傳遞至以上所述的相互嚙合的螺紋上的壓應(yīng)力可有效增加第一螺紋接頭3處密封性能的穩(wěn)定性；同時(shí)以上方案各部件之間的連接關(guān)系均為可拆卸連接關(guān)系，可方便本組件的裝配與維護(hù)，同時(shí)可減少維護(hù)成本。

作為一種可提升和保證密封墊圈8密封性能的實(shí)現(xiàn)方案，所述連接管7另一端管孔的端部呈錐形，且管孔錐形段的面積較大端靠近連接管7的端部；

所述密封墊圈8的外形與所述錐形匹配，密封墊圈8鑲嵌于所述錐形段中。

為便于控制密封墊圈8在第二壓緊螺母11等的擠壓下的變形方向，還包括設(shè)置于所述錐形段內(nèi)側(cè)的密封塊9，所述密封塊9上設(shè)置有用于引壓管10穿過的通孔。以上密封塊9用于對密封墊圈8的端部進(jìn)行阻擋，這樣，在第二壓緊螺母11擰緊的過程中，可使得兩個(gè)密封面上具有足夠的密封比壓。

為實(shí)現(xiàn)沿著流道板2的長度方向，獲得多個(gè)壓差值以供棒束通道在運(yùn)動(dòng)條件下其上流道內(nèi)壓力變化研究，所述測壓裝置為多個(gè)，且各測壓裝置位于流道板2不同的軸線位置。同時(shí)，設(shè)置為測壓裝置為多個(gè)且對測壓裝置的位置進(jìn)行限定，還能夠驗(yàn)證單個(gè)測壓裝置所得值的準(zhǔn)確性。

為便于獲得流道進(jìn)出口的壓力，以便于獲得準(zhǔn)確的棒束通道內(nèi)的阻力特性，還包括設(shè)置于流道板2入口端處的入口壓力測量裝置及設(shè)置于流道板2出口端處的出口壓力測量裝置。

本實(shí)施例中，將流道板2長度定為900mm，在流道進(jìn)出口各設(shè)置50mm長的流動(dòng)穩(wěn)定段，在距流道入口200mm、450mm以及距流道入口750mm處各設(shè)置1個(gè)測壓裝置，每個(gè)測壓裝置均包括壓差傳感器及兩個(gè)引壓元件，相當(dāng)于包括了3個(gè)壓差測點(diǎn)，以測量流道內(nèi)壓差；同時(shí)在流道的進(jìn)出口處分別設(shè)置壓力檢查點(diǎn)。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例在實(shí)施例1提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上對本案作進(jìn)一步限定：作為一種便于在流道內(nèi)設(shè)置熱電偶以獲取流道內(nèi)的溫度分布，以用于研究運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下棒束通道內(nèi)的溫度分布特性，且熱電偶不影響流道內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)方案，所述加熱棒為由導(dǎo)電材料制成圓管。本方案中，熱電偶可設(shè)置于加熱棒中。

作為一種便于本組件裝配與維護(hù)、便于減少維護(hù)成本的技術(shù)方案，所述流道板2為由兩塊槽鋼拼接而成的矩管狀結(jié)構(gòu)，兩塊槽鋼通過連接螺栓13連接，所述流道的壁面上還設(shè)置有絕緣層14，且絕緣層14上設(shè)置有用于均壓的通孔，所述加熱棒均位于絕緣層14的內(nèi)側(cè)。以上絕緣層14用作實(shí)現(xiàn)流道板2與流體的絕緣和隔離，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，由于絕緣層14和流道板2上需要開設(shè)引壓孔，所述絕緣層14可延伸至在所述引壓孔的壁面上，同時(shí)，在引壓管10與第一螺紋接頭3之間和/或第一螺紋接頭3與流道板2之間也設(shè)置絕緣材料。進(jìn)一步的，以上絕緣層14采用陶瓷板，以利用陶瓷板性能的穩(wěn)定性提高絕緣層14的使用壽命。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案下得出的其他實(shí)施方式，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。