一種棒束通道全透明可視化實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及壓力容器設備領域，具體地，涉及一種棒束通道全透明可視化實驗裝置。
【背景技術】
[0002]燃料組件是核電站的核心部件之一，在反應堆運行過程中，燃料處于不斷消耗和補充供料的動態(tài)過程，提高燃料利用率、降低燃料棒的破損率、提高組件經濟性和安全可靠性是世界各大核電公司和研宄機構改善核電站可靠性、安全性和經濟性的有效手段，如美國西屋陸續(xù)研發(fā)了 OFA、VANTAGE 5、VANTAGE 5H、VANTAGE+、Performance+ 和 ROBUST 等燃料組件，法國法馬通則開發(fā)了 AFA、AFA-2G及AFA_3G、HTP_X5燃料組件。燃料組件的研發(fā)同時也是我國核電國產化的關鍵技術。
[0003]在反應堆燃料組件的研發(fā)過程中，不斷提高燃料組件熱工水力性能是很重要的研宄方向之一，而模擬反應堆正常運行和事故工況下的燃料組件熱工水力實驗是驗證和評價燃料組件熱工水力性能最重要的手段。由于燃料組件特有的透明棒束通道結構特點，其單相和兩相流動過程都較為復雜，準確獲得透明棒束通道中單相和兩相的流場參數和流動現象一直是熱工水力研宄工作的重點。但由于棒束結構緊湊、運行參數高等因素，增加了透明棒束通道中參數測量的難度，限制了對透明棒束通道中單相和兩相流動特性以及局部現象的認識。為了加深對透明棒束通道內流動過程的機理研宄，一般通過常溫常壓下的可視化實驗研宄來獲取不同的流場參數?？梢暬瘜嶒炛幸话阍趯嶒炑b置上設置有可視窗，用于在實驗中測量如速度、拍攝氣泡尺寸和行為等數據參數，或觀察局部流動現象來研宄透明棒束通道的機理過程。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于提供一種具有大尺寸可視窗口、可承受一定內壓的棒束通道全透明可視化實驗裝置，該裝置能夠有效解決棒束通道可視化實驗中測量幾何尺寸范圍偏小的問題。
[0005]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案是:
一種棒束通道全透明可視化實驗裝置，包括棒束通道本體、設置在棒束通道本體外用于卡緊棒束通道本體的承壓外殼，所述棒束通道本體由透明材料制成，所述承壓外殼上在其四周開設有觀察槽。該觀察槽的長度等于或略小于棒束通道本體長度，起點緊鄰棒束通道本體入口，終點緊鄰棒束通道本體出口。發(fā)明人在長期的實踐工作中發(fā)現，棒束通道中的流場具有傳遞效應，即上游的現象會對下游流場產生特定影響，現有技術中的棒束通道可視窗口較小，雖然能夠滿足一定區(qū)域流體速度場測量和圖形攝制，但可測量幾何范圍偏小、觀察區(qū)域有限，難以同時獲得測點或觀察點下游的流場特性；另一方面，發(fā)明人還發(fā)現在兩相流動工況時，棒束通道中存在特有的局部流動現象，這對棒束通道內的熱工水力研宄具有重要意義。因此提出了本發(fā)明的全透明可視化方案來獲得更全面的流場信息。采用全透明的棒束通道本體，棒束通道本體由承壓外殼支撐，在并在承壓外殼上開設大尺寸觀察槽，形成大尺寸可視窗口，觀察范圍大大增加，解決了棒束通道可視化實驗中測量幾何尺寸范圍偏小的問題；棒束通道本體全部采用透明材料制成必然會影響棒束通道本體的承壓，使棒束通道本體無法承受較大的內壓；另外，大尺寸可視窗帶來的技術難度在于可視窗的密封及透明流道的內部尺寸控制。因此現有技術中一直只在棒束通道本體局部使用透明材料以滿足承壓要求，一直未有全部采用透明材料的方案，而本發(fā)明的發(fā)明人提出了前述全透明方案，并設計了在棒束通道本體外設置承壓外殼的方案，使全部采用透明材料制成的棒束通道本體可承受一定內壓，從而提供了一個承受一定內壓的大尺寸可視窗口，實現了棒束通道全流場的可視化，徹底解決了棒束通道可測量幾何范圍偏小、觀察區(qū)域有限的問題。
[0006]作為本發(fā)明的進一步改進，上述棒束通道全透明可視化實驗裝置還包括入口聯(lián)箱、出口聯(lián)箱和兩根整流管，所述承壓外殼兩端各通過一根整流管分別連接入口聯(lián)箱和出口聯(lián)箱，且承壓外殼與整流管密封連接。入口聯(lián)箱及與其相連的整流管用于減弱流道入口流體的湍流程度，保證入口流動的均勻性，降低入口不穩(wěn)定對下游流動的干擾；出口聯(lián)箱及與其相連的整流管用于減弱流道出口兩相流體的擾動，減小對上游的影響，同時收集空氣，保證空氣和流體順利排出，以防堵塞流道，引起流動不穩(wěn)定。
[0007]進一步，所述整流管未連接承壓外殼的一端安裝在入口聯(lián)箱或出口聯(lián)箱內。
[0008]進一步，所述棒束通道本體由上、下、左、右四個透明板拼接而成，四個透明板可通過粘接的方式組裝在一起，通過透明板粘接組裝過程控制透明棒束通道本體的內部尺寸、消除透明板間隙處的旁通漏流，同時解決大尺寸可視窗帶來的可視窗的密封及透明流道的內部尺寸控制的技術難題。
[0009]進一步，相鄰的兩個透明板相互垂直，所述棒束通道本體的截面為矩形。
[0010]進一步，所述透明板內側面設置有矩形凸臺，相對的兩個矩形凸臺為一組，其中一組的兩個矩形凸臺安裝在另一組的兩個矩形凸臺之間。本方案中，四個透明板的矩形凸臺相互配合形成一個穩(wěn)定的矩形流道，并通過粘接劑填充凸臺間的間隙，一方面可以消除凸臺處板間的間隙，避免流量旁通保證流場真實性，另一方面可在粘接過程中精確控制矩形通道的內部尺寸，將流道寬度的安裝偏差控制在設計要求范圍內，解決了大尺寸可視窗帶來的可視窗的密封及透明流道的內部尺寸控制的技術難題。
[0011]進一步，所述承壓外殼包括安裝在棒束通道本體外的兩個第一承壓板和兩個第二承壓板，兩個第一承壓板相互平行，兩個第二承壓板也相互平行，且第一承壓板連接在兩個第二承壓板之間；兩個第一承壓板和兩個第二承壓板上在正對棒束通道本體的位置設置有觀察槽。本方案的承壓外殼結構中，四個承壓板能夠較好地配合，一方面將棒束通道本體卡緊，另一方面形成緊密配合，便于后續(xù)的密封。
[0012]進一步，所述棒束通道本體與第一承壓板之間、棒束通道本體與第二承壓板、第一承壓板與第二承壓板之間均設置有密封圈。在本方案中，棒束通道本體與第一承壓板和第二承壓板間的兩個大直徑密封圈用于觀察槽的密封；第一承壓板與第二承壓板之間的密封圈用于棒束通道本體的密封；通過加工表面平直度高的承壓板和棒束通道本體外側平面保證這三處密封圈的密封效果；組裝過程中通過控制不同位置螺栓緊固力大小保證密封圈均勻受力，實現良好的耐壓效果。本方案設計了多重密封的方案，進一步解決了大尺寸可視窗密封問題的技術難題。
[0013]進一步，所述第二承壓板包括承壓板本體和設置在承壓板本體內側面的支撐凸臺，所述第一承壓板安裝在支撐凸臺的側面。
[0014]優(yōu)選的，兩個第二承壓板通過螺栓固定連接。
[0015]綜上，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明的實驗裝置具有可承受一定內壓、具有大尺寸可視窗口的棒束通道本體，實現了棒束通道全流場的可視化，解決了棒束通道可測量幾何范圍偏小、觀察區(qū)域有限的問題；
2、本發(fā)明可用于進行棒束(或管束)的單相和兩相可視化實驗研宄，能夠實現全流場的速度場測量或兩相流動過程的圖形記錄，能夠為進一步開展棒束通道內的單相和兩相流動以及局部現象的定量研宄提供支持。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的截面圖。
[0017]附圖中標記及相應的零部件名稱:1_入口聯(lián)箱；2_整流管；3_承壓外殼；31_觀察槽；32_第一承壓板；33_第二承壓板；331_承壓板本體；332_支撐凸臺；4_棒束通道本體；41-透明板；441-矩形凸臺；5_出口聯(lián)箱；6-密封圈；7_螺栓；8-螺母。
【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0019]實施例1:
如圖1所示，一種棒束通道全透明可視化實驗裝置，包括棒束通道本體4、用于卡緊棒束通道本體4的承壓外殼3，所述承壓外殼3設置在棒束通道本體4外，由透明材料制成。所述承壓外殼3上在其四周開設有觀察槽31。棒束通道本體4內即為流體的流道，在實驗中，工作介質為水，工作壓力為常壓~lMPa，工作溫度為常溫~80°0。棒束通道本體4的長度小于承壓外殼3的長度，因此棒束通道本體4兩端均在承壓外殼3內。觀察槽31的長度等于或略小于棒束通道本體4的長度，本實施例中觀察槽31的起點緊鄰棒束通道本體4 A口、終點緊鄰棒束通道本體4出口，使實驗人員能夠觀察到棒束通道本體4內大部分流道的情況。本實施例中棒束通道本體4為透明結構，并在承壓外殼3上開設大尺寸觀察槽31，形成大尺寸可視窗口，能夠有效解決棒束通道可視化實驗中測量幾何尺寸范圍偏小的問題，并且本實施例中承壓外殼3包覆在棒束通道本體4外，棒束通道本體4由承壓外殼3支撐使棒束通道本體4可承受一定內壓。
[0020]實施例2:
在實施例1的基礎上，本實施例中，對棒束通道本體4和承壓外殼3進行進一步改進:如圖2所示，所述棒束通道本體4為由上、下、左、右四個透明板41拼接而成，相鄰的兩個透明板41相互垂直，上透明板41兩端分別連接在左、右透明板41的上端、下透明板41兩端分別連接在左、右透明板41的下端，四個透明板41的之間形成矩形的閉合流道。所述透明板41內側面設置有矩形凸臺411，相對的兩個矩形凸臺411為一組，其中一組的兩個矩形凸臺411安裝在另一組的兩個矩形凸臺411之間，本實施例中，左右兩個透明板41的矩形凸臺411安裝在上下兩個透明板41的矩形凸臺411之間，實際應用中，也可以將上下兩個透明板