阅读说明：本技术 高温工况下u型传热管微动磨损实验装置 (Fretting wear experimental device for U-shaped heat transfer pipe under high-temperature working condition ) 是由 周明珏 徐昆仑 董旭鑫 戴斌斌 潘铭鹏 汪志欣 杨柯 周水清 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了高温工况下U型传热管微动磨损实验装置,包括U型传热管、固定装置、冲击传感器装置、温控装置、水流冲击装置和外壳,所述U型传热管通过固定装置固定在U型的试验台板的上表面,固定装置包括固定板、支撑器和抗振组件,冲击传感器装置固定在U型传热管上,监测U型传热管的微动状况,温控装置固定在试验台板中间空槽处,外壳罩在试验台板上,用于对实验装置进行保温,水流冲击装置连接U型传热管,将水流引入U型传热管中模拟流致振动导致的微动磨损。本发明营造了高温水流冲击的工况,解决了难以在高温工况水循环下研究U型传热管微动磨损的问题,实现了同时测量U型传热管弯管段与抗振条以及直管段与固定板、支撑器的微动磨损。(The invention discloses a U-shaped heat transfer pipe fretting wear experimental device under a high-temperature working condition, which comprises a U-shaped heat transfer pipe, a fixing device, an impact sensor device, a temperature control device, a water flow impact device and a shell, wherein the U-shaped heat transfer pipe is fixed on the upper surface of a U-shaped test bedplate through the fixing device, the fixing device comprises a fixing plate, a support and an anti-vibration assembly, the impact sensor device is fixed on the U-shaped heat transfer pipe and used for monitoring the fretting condition of the U-shaped heat transfer pipe, the temperature control device is fixed at a hollow groove in the middle of the test bedplate, the shell is covered on the test bedplate and used for preserving heat of the experimental device, the water flow impact device is connected with the U-shaped heat transfer pipe, and water flow is introduced into the U-shaped heat transfer pipe to simulate fretting wear caused by flow-induced vibration. The invention creates the working condition of high-temperature water flow impact, solves the problem that the fretting wear of the U-shaped heat transfer pipe is difficult to study under the water circulation of the high-temperature working condition, and realizes the simultaneous measurement of the fretting wear of the bent pipe section and the anti-vibration strip of the U-shaped heat transfer pipe as well as the fretting wear of the straight pipe section and the fixed plate and the support.)

高温工况下U型传热管微动磨损实验装置

技术领域

本发明属于传热管微动磨损测试技术领域，具体涉及高温工况下U型传热管微动磨损实验装置。

背景技术

随着不断的研究，人们发现由磨损（主要为微动磨损）引起的传热管失效成为了690传热管最主要是失效形式。微动磨损部位主要发生于传热管与其支撑结构（管板、防振条等）间，且现有技术多仅测试U型传热管直管段或弯管段的磨损程度。

目前对于微动磨损的试验研究很多，但多数对于传热管的磨损研究都在室温条件下，一些学者通过研究得出核反应堆高温高压水环境对微动磨损具有重要影响。相比于室温条件，高温高压水环境下传热管与其支撑结构间磨损程度会减弱，进而使之后的分析结果不准确。还有一些学者认为室温条件下的结果用于实际服役寿命预测可能存在风险或过于保守。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高温工况下U型传热管微动磨损实验装置。

为达到上述目的，提出以下技术方案：

高温工况下U型传热管微动磨损实验装置，包括U型传热管、固定装置、冲击传感器装置、温控装置、水流冲击装置和外壳，所述U型传热管通过固定装置固定在U型的试验台板的上表面，冲击传感器装置固定在U型传热管上，温控装置固定在试验台板中间空槽处，外壳罩在试验台板上，用于对实验装置进行保温，水流冲击装置连接U型传热管，将水流引入U型传热管中模拟流致振动导致的微动磨损。

进一步地，所述的固定装置包括固定板、支撑器和抗振组件，固定板的一端固定在试验台板上表面，另一端上开设有小孔，U型传热管的两端部穿过两侧固定板上的小孔与水流冲击装置连接，U型传热管的弯管段上设有抗振组件，抗振组件和固定板之间的直管段上设有支撑器，抗振组件和支撑器固定在试验台板上。

进一步地，所述的U型传热管的弯管段和直管段上都设有冲击传感器装置，冲击传感器装置与计算机相连，用于监测U型传热管的微动状况。

进一步地，所述的温控装置包括多个电热器，电热器均匀地固定在试验台板中间空槽处，可以根据试验的设定和工况的要求，进行温度的调节。

进一步地，所述的外壳包括外层罩体、外层罩体下门板和把手，试验台板的上表面两侧开设有导轨，外层罩体卡扣在导轨上且能沿着导轨往复滑动，外层罩体的一端密封，外层罩体下门板固定于试验台板的开槽端，下端与开槽端契合闭合，上端与外层罩体的另一端相触闭合，外层罩体下门板和外层罩体上都设有把手，方便推拉。

进一步地，水流冲击装置包括水箱、水泵和水管，水管连接水箱和水泵，水箱通过水管与U型传热管的一端部连接，水泵通过水管与U型传热管的另一端部连接，构成循环水流冲击回路，水管与U型传热管端部通过钢管连接，可以根据试验的设定和工况的要求，进行水流速的调节。

进一步地，所述的外层罩体外部设有双金属温度计，用于监测内部的温度。

进一步地，试验台板的上表面四周设有吊环，吊环位于外层罩体外部，试验台板本身重量过大，且结构复杂，吊环作用是便于移动、固定以及拼装试验台。

进一步地，所述的抗振组件整体为U型结构，包括U型立柱以及位于U型立柱之间的抗振条，螺栓穿过抗振条和位于抗振条下方的固定条，U型传热管穿过抗振条和固定条之间，通过旋转螺栓对U型传热管进行挤压固定，并采用螺帽固定螺栓，约束其垂直面两个方向的运动；所述的支撑器整体为U型结构，支撑器的上端下表面开设有半圆凹槽，同时通过螺栓固定有支撑条，支撑条的上表面开设有同样的半圆凹槽，与支撑器下表面的半圆凹槽构成一通孔，U型传热管穿过通孔从而支撑固定，对U型传热管的直管段进行全约束。

进一步地，U型传热管的弯管段和弯管段、直管段和直管段分别通过套管连接，冲击传感器装置的一端固定在试验台板上，另一端通过套管伸入U型传热管内进行监测。

试验进行时，外层罩体和外层罩体下门板通过接触处特种耐高温硅胶闭合，试验台板固定在一平面上，形成暂时的密闭保温实体，同时打开水泵，U型传热管内部实现水循环；试验结束时，关闭水泵，通过把手打开外层罩体下门板实现开合，再通过把手推动在导轨上外层罩体，打开外层罩体从而调节试验设置。

本发明的有益效果在于：本发明营造了高温水流冲击的工况，解决了难以在高温工况水循环下研究U型传热管微动磨损的问题，解决了难以同时测量U型传热管弯管段与抗振条以及直管段与固定板、支撑器的微动磨损问题。

附图说明

图1为本发明的整体外部结构示意图；

图2为本发明的内部整体结构示意图；

图3为本发明的抗振组件的立体结构示意图；

图4为本发明的支撑器的整体结构示意图；

图5为本发明的冲击传感器装置的立体结构示意图。

图中：1、U型传热管；2、试验台板；3、固定板；4、支撑器；5、抗振组件；6、冲击传感器装置；7、电热器；8、外层罩体；9、外层罩体下门板；10、把手；11、导轨；12、水箱；13、水泵；14、水管；15、钢管；16、双金属温度计；17、吊环；18、抗振条；19、固定条；20、螺栓；21、螺帽；22、支撑条；23、套管。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的保护范围做进一步地说明，但本发明的保护范围并不仅限于此。

如图1所示和图2所示，高温工况下U型传热管微动磨损实验装置，包括U型传热管1、试验台板2、固定板3、支撑器4和抗振组件5、冲击传感器装置6、电热器7、外层罩体8、外层罩体下门板9、把手10、水箱12、水泵13和水管14，固定板3的一端通过螺栓20固定在试验台板2上表面，另一端上开设有小孔，U型传热管1的两端部穿过两侧固定板3上的小孔与水管14连接，U型传热管1的弯管段上设有抗振组件5，抗振组件5和固定板3之间的直管段上设有支撑器4，抗振组件5和支撑器4通过螺栓20固定在试验台板2上，U型传热管1的弯管段和直管段上都设有冲击传感器装置6，冲击传感器装置6与计算机相连，用于监测U型传热管1的微动状况，冲击传感器装置6通过螺栓20固定在U型传热管1上，多个电热器7均匀地固定在试验台板2中间空槽处，呈三角排列，试验台板2的上表面两侧各开设有一条导轨11，外层罩体8呈半圆柱型，外层罩体8卡扣在导轨11上且能沿着导轨11往复滑动，外层罩体8的一端密封，外层罩体下门板9固定于试验台板2的开槽端，下端与开槽端契合闭合，上端与外层罩体8的另一端相触，通过特种耐高温硅胶闭合，试验台板2固定于平面上后，形成暂时密闭空间，用于对实验装置进行保温，外层罩体下门板9和外层罩体8上都设有把手10，水管14连接水箱12和水泵13，水箱12通过水管14与U型传热管1的一端部连接，水泵13通过水管14与U型传热管1的另一端部连接，构成循环水流冲击回路，水管14与U型传热管1端部通过钢管15卡插连接，将水流引入U型传热管1中模拟流致振动的微动磨损；外层罩体8外部设有双金属温度计16，用于监测内部的温度，通过工况要求调节电热器7的温度，试验台板2的上表面四周设有吊环17，吊环17位于外层罩体8外部。

如图3所示，抗振组件5整体为U型结构，包括U型立柱以及位于U型立柱之间的抗振条18，螺栓20穿过抗振条18和位于抗振条18下方的固定条19，U型传热管1穿过抗振条18和固定条19之间，通过旋转螺栓20对U型传热管1进行挤压固定，并采用螺帽21固定螺栓20。

如图4所示，支撑器4整体为U型结构，支撑器4的上端下表面开设有半圆凹槽，同时通过螺栓20固定有支撑条22，支撑条22的上表面开设有同样的半圆凹槽，与支撑器4下表面的半圆凹槽构成一通孔，U型传热管1穿过通孔从而支撑固定。

如图5所示，U型传热管1的弯管段和弯管段、直管段和直管段分别通过套管23连接，冲击传感器装置6的一端固定在试验台板2上，另一端通过套管23伸入U型传热管1内进行监测。