[發(fā)明專利]一種具有導(dǎo)流構(gòu)件的強(qiáng)化沸騰換熱流道外殼體

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310507314.6
• 申請(qǐng)日: 2013-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN103578583A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟繼安;鐘達(dá)文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G21C15/18
• 分類號(hào): G21C15/18;G21C15/16;G21C15/12;F28F9/00;F28F9/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及強(qiáng)化換熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有導(dǎo)流構(gòu)件的強(qiáng)化沸騰換熱流道外殼體，用于在嚴(yán)重核事故下的大型核電反應(yīng)堆壓力容器下部球形封頭外壁面的沸騰換熱強(qiáng)化以提高核電反應(yīng)堆的安全性。

背景技術(shù)

大型核電反應(yīng)堆發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)可能導(dǎo)致堆芯熔化，將熔融物冷卻和持留在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)是緩解事故的關(guān)鍵措施。通過向反應(yīng)堆腔室充水，使反應(yīng)堆壓力容器底部半球形封頭淹沒，在反應(yīng)堆壓力容器外部進(jìn)行池內(nèi)沸騰冷卻，是緩解嚴(yán)重事故的一項(xiàng)重要措施。利用反應(yīng)堆壓力容器外側(cè)水的沸騰換熱和非能動(dòng)自然循環(huán)流動(dòng)，將半球形封頭內(nèi)熔融物的衰變熱帶走，從而保持反應(yīng)堆壓力容器的完整性，可避免和延緩后續(xù)后果更為嚴(yán)重的事故進(jìn)程的發(fā)生以及核泄漏造成的大量放射性物質(zhì)向環(huán)境的釋放。目前大型核電反應(yīng)堆的反應(yīng)堆壓力容器外設(shè)置外殼體（或稱為保溫層），反應(yīng)堆壓力容器外側(cè)與外殼體內(nèi)側(cè)形成間隙流道，在嚴(yán)重核事故下反應(yīng)堆壓力容器外的間隙流道結(jié)構(gòu)可以明顯強(qiáng)化非能動(dòng)沸騰換熱，從而可以明顯提高其安全性。隨著大型核電反應(yīng)堆功率越來越大以及對(duì)安全性的要求越來越高，迫切需要進(jìn)一步提高反應(yīng)堆壓力容器外流道的強(qiáng)化非能動(dòng)沸騰換熱性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種可顯著強(qiáng)化沸騰換熱和提高沸騰換熱臨界熱流密度的具有導(dǎo)流構(gòu)件的強(qiáng)化沸騰換熱流道外殼體。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

該外殼體由安裝在反應(yīng)堆壓力容器外側(cè)的流道外殼體組件，和安裝在流道外殼體組件底部并將流道外殼體組件內(nèi)外導(dǎo)通的導(dǎo)流組件組成；所述導(dǎo)流組件包括密集布置的多個(gè)內(nèi)外導(dǎo)通的導(dǎo)流管件。

所述流道外殼體組件由相互連接為一體的流道外殼筒形殼體組件和流道外殼封頭組件組成，流道外殼體組件的內(nèi)壁與反應(yīng)堆壓力容器的外壁形成用來強(qiáng)化沸騰換熱和提高沸騰換熱臨界熱流的間隙流道；所述流道外殼封頭組件由流道外殼封頭殼體、流道外殼封頭殼體上端的流道外殼封頭連接加強(qiáng)件組成；導(dǎo)流組件設(shè)置在流道外殼封頭殼體上。

所述導(dǎo)流管件為內(nèi)外導(dǎo)通的單一導(dǎo)流管和復(fù)合導(dǎo)流管中的一種或者兩種的組合，導(dǎo)流管件上至少設(shè)置有一個(gè)導(dǎo)流管進(jìn)水口和一個(gè)導(dǎo)流管出水口；所述單一導(dǎo)流管為具有單一導(dǎo)流管進(jìn)水口和單一導(dǎo)流管出水口的連通管件；所述復(fù)合導(dǎo)流管為具有導(dǎo)流主管、導(dǎo)流分流管和導(dǎo)流支管且具有多個(gè)導(dǎo)流支管出水口的連通管件。

所述導(dǎo)流管件的導(dǎo)流管出水口為斜切口；所述導(dǎo)流管件上設(shè)置擾流元件。

所述流道外殼封頭組件由多個(gè)流道外殼封頭瓣形單元組裝連接而成。

所述流道外殼封頭組件的底部中心設(shè)置流道外殼封頭進(jìn)口流道，多個(gè)陣列布置的導(dǎo)流管件均勻分布在流道外殼封頭進(jìn)口流道周圍。

本發(fā)明的有益效果為：

反應(yīng)堆壓力容器外的流道外殼體設(shè)置導(dǎo)流構(gòu)件，將流道外的冷卻液相在內(nèi)外壓差的作用下導(dǎo)入反應(yīng)堆壓力容器外的汽液兩相流中和反應(yīng)堆壓力容器外壁處并產(chǎn)生射流效果，流道中的導(dǎo)流組件以及導(dǎo)流所產(chǎn)生的射流破壞了汽液兩相流邊界層，對(duì)沸騰換熱面附近的流體形成強(qiáng)擾流，并在反應(yīng)堆壓力容器外近壁處產(chǎn)生多縱向渦，多縱向渦有利于汽液混合以及液相容易到達(dá)沸騰換熱表面和汽相容易脫離沸騰換熱表面，可以顯著強(qiáng)化反應(yīng)堆壓力容器外表面的沸騰換熱過程和提高臨界熱流密度，從而可以顯著提高反應(yīng)堆壓力容器的安全性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例提供的一種具有導(dǎo)流構(gòu)件的強(qiáng)化沸騰換熱流道外殼體的三維剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例提供的一種具有導(dǎo)流構(gòu)件的強(qiáng)化沸騰換熱流道外殼體的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施例提供的流道外殼封頭組件和導(dǎo)流組件的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的第一實(shí)施例提供的流道外殼封頭組件和導(dǎo)流組件的三維剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施例提供的流道外殼封頭組件和導(dǎo)流組件的三維剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明的第三實(shí)施例提供的流道外殼封頭組件和導(dǎo)流組件的三維剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明的第三實(shí)施例提供的流道外殼封頭組件和導(dǎo)流組件的三維剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明的第三實(shí)施例提供的流道外殼封頭組件和導(dǎo)流組件的三維剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明的第三實(shí)施例提供的流道外殼封頭組件和導(dǎo)流組件的三維剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是本發(fā)明的第四實(shí)施例提供的流道外殼封頭組件和導(dǎo)流組件的三維剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是本發(fā)明的第四實(shí)施例提供的流道外殼封頭組件和導(dǎo)流組件的三維剖視結(jié)構(gòu)示意圖。