Basic design and construction of an experimental plant for the study of thermal oils to be used as heat transfer fluids

The following technical report describe a pilot scale plant able to study liquid heat transfer fluids behaviour undergoes to thermal cycles. A single pipe joule heated heat exchanger was designed and constructed in ENEA C.R. Casaccia in the framework of ARDECO Project to test the thermal stability of different thermal oils to be used in a safety system for a Sodium cooled generation IV nuclear power plant. The oil loop is equipped with a thermocouples system placed along the tube allowing to measure temperature values online and then to experimentally calculate the heat transfer coefficient and its variation. By testing heat transfer fluids in real-like conditions the thermal stability can be experimentally tested; degradation processes and related heat exchange coefficient drop can be studied. The oils degradation rate was periodically checked through offline analysis of oil sampled from the loop. Solid and gaseous degradation products can also be detected and analysed.

Il seguente rapporto tecnico descrive un impianto sperimentale in grado di testare fluidi di scambio termico sottoposti a cicli di riscaldamento – raffreddamento. L’impianto è stato progettato e realizzato nell’ambito del progetto ARDECO, nato tra l’accordo tra ENEA e CEA, per lo studio della stabilità termica di diversi oli diatermici da usare in un sistema di mitigazione incidentale per impianti nucleari di IV generazione raffreddati a sodio liquido. L’impianto è costituito da uno scambiatore di calore tubolare a singolo tubo riscaldato elettricamente per effetto Joule e dotato di un sistema di termocoppie in grado di misurare la temperatura dell’olio sulla parete e nel centro del tubo, permettendo di determinare sperimentalmente il coefficiente di scambio termico ed eventuali variazioni causate dalla degradazione termica del fluido testato. Nel corso dei test lo stato di degradazione dell’olio termico è stato periodicamente analizzato mediante misure offline di campioni di fluido. L’impianto permette inoltre l’analisi di eventuali prodotti di degradazione termica in fase solida e gassosa