[發明專利]一種液態水收集和冷卻裝置的液膜蒸發冷卻板

有效

• 申請號: 201410126959.X
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103956196A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 郭強;黃政;陳巧艷;元一單;韓曉峰
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術領域

本發明涉及反應堆安全系統設計技術，具體涉及一種非能動安全殼熱量導出系統的液態水回收和冷卻裝置的液膜蒸發冷卻板。

背景技術

從上世紀八十年代開始，美國、日本、法國、德國、俄羅斯等國家開展了非能動技術的研究，非能動安全殼熱量導出系統的研發成為重要的研究熱點領域。

一種非能動安全殼熱量導出系統可以采用非能動方式把安全殼內的熱量散發到最終熱阱——大氣。運行工況下，非能動安全殼熱量導出系統設置在安全殼內部的換熱器，可以通過壁面冷凝和對流傳熱，將安全殼內高溫高濕空氣的熱量帶出，借助自然循環驅動力（下降管段與上升管段之間的密度差），將被加熱的管內冷卻水排向安全殼外。產生的高溫冷卻水，一部分以蒸汽形式排往大氣，另一部分以液態水的形式被重新收集，匯入水箱。為確保非能動安全殼熱量導出系統可維持較長時間的安全功能，需要確保冷卻水的充分利用和回收，為了最大程度的提高非能動安全殼熱量導出系統的排熱能力，顯著降低安全殼失效的安全風險，需要盡量強化冷卻水在收集過程中的冷卻效果。

申請人同期提出的專利申請“一種非能動安全殼熱量導出系統的液態水回收和冷卻裝置”中，描述了液態水回收和冷卻裝置的結構，如圖1所示。該裝置位于安全殼外冷卻水箱的上方，包括風力強化裝置1、液態水收集和蒸發過濾裝置以及風道3，所述的風力強化裝置1設置在風道3的頂端，液態水收集和蒸發過濾裝置設置在風道3內部，在風道3的底部設置引風口4。所述的液態水收集和蒸發過濾裝置位于安全殼熱量導出系統的熱水排出口2和水箱注水口11之間，其結構包括液態水收集板7和螺旋式液膜蒸發冷凝板8，所述螺旋式液膜蒸發冷凝板8呈螺旋式下降結構，螺旋式液膜蒸發冷凝板8的底端與多孔過濾集水板10連接，所述多孔過濾集水板10連接水箱注水口11。該裝置中的螺旋式液膜蒸發冷凝板8的結構決定了水的蒸發和冷凝效果，對非能動安全殼熱量導出系統的性能具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對核電站安全設計的需要，提供一種用于非能動安全殼熱量導出系統的液態水收集和冷卻裝置的液膜蒸發冷卻板。在核電站發生存在安全殼內升溫升壓現象的事故工況（包括設計基準事故和嚴重事故）時，作為液態水收集和冷卻裝置的重要核心部件，為非能動安全殼熱量導出系統提供溫度盡量低的回水，確保其安全功能的高效表現，進而將安全殼壓力和溫度降低至可接受的水平，以保持安全殼的完整性。

本發明的技術方案如下：一種液態水回收和冷卻裝置的液膜蒸發冷卻板，包括順次層疊設置的多孔蒸發板、過濾滲流板和集水槽底板，在所述的多孔蒸發板和過濾滲流板之間設有若干毛細擾流柱，過濾滲流板和集水槽底板之間形成集水槽流道。

進一步，如上所述的液態水回收和冷卻裝置的液膜蒸發冷卻板，其中，在所述的多孔蒸發板的上表面設有用于對液膜產生擾動作用的若干擾流顆粒。

進一步，如上所述的液態水回收和冷卻裝置的液膜蒸發冷卻板，其中，所述的多孔蒸發板和過濾滲流板均采用同時具有滲透過濾和涵蓄水源功能的多孔材料。

更進一步，所述多孔蒸發板的滲透率高于所述過濾滲流板的滲透率。

進一步，如上所述的液態水回收和冷卻裝置的液膜蒸發冷卻板，其中，所述毛細擾流柱的設計高度根據過濾滲流板上表面的液膜厚度確定，在1-3cm之間，毛細擾流柱的間距在0.5-2cm之間。

進一步，如上所述的液態水回收和冷卻裝置的液膜蒸發冷卻板，其中，所述的擾流顆粒的設計高度根據多孔蒸發板上表面的液膜厚度確定，在1-2mm之間，擾流顆粒的間距在0.5-2cm之間。

本發明的有益效果如下：（1）液態水收集和冷卻裝置的液膜蒸發冷卻板，其多孔蒸發板和過濾滲流板層疊排列，形成兩個蒸發表面，大幅度擴展了蒸發面積；（2）多孔蒸發板與過濾滲流板均為多孔材料，同時具有滲透過濾和涵蓄水源的功能，通過合理設計其親水性特征和空隙率，能夠既實現多孔蒸發板本身上表面液膜的持續流動，而不發生枯竭，又可以實現向下層的適度滲透，此外位于多孔蒸發板和過濾滲流板之間的毛細擾流柱，可以利用毛細作用，起到平衡上下兩層多孔介質板含水量的功能，實現液膜蒸發冷卻板（含上下兩層蒸發表面）綜合蒸發效率的最大化；（3）毛細擾流柱，以及多孔蒸發板上表面密集布置的若干擾流顆粒，可以對液膜產生明顯的擾動作用，促進蒸發效率的提高。以上所有對蒸發作用的促進效果，可以大大提高一種用于非能動安全殼熱量導出系統的液態水收集和冷卻裝置的蒸發冷卻速率，從而降低回水溫度，進而提高非能動安全殼熱量導出系統的排熱能力。

附圖說明