[發明專利]一種設置在管道和容器連接位置的汽液兩相水錘現象緩解裝置

有效

• 申請號: 201611051649.1
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106499905B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 黃彥平;徐建軍;彭勁楓;周慧輝;謝添舟
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: F16L55/033
• 分類號: F16L55/033;F16L55/045;F16L55/07;F16L55/09;F16L55/00
• 代理公司: 濟南智圓行方專利代理事務所(普通合伙企業)37231
• 代理人: 王希剛

技術領域

本發明涉及一種水錘緩解裝置，屬于熱工水力回路系統設備的領域。具體涉及一種安裝于容器接管位置的、可以對該處由于汽液兩相不連續沖擊導致的水錘現象進行緩解的設備。

背景技術

熱工水力回路系統中存在大量的交界面，管道到容器的接管為一種較常見的交界面形式。如圖1所示，當水平接管中出現不連續的氣（汽）液兩相流動時，在接管處就會產生以下現象：聚集的氣相（氣團）從接管位置進入容器，由于氣（汽）液密度差，氣團離開接管位置將迅速向上運動，而氣團原空間位置被氣團推離壁面的液體同時也將迅速回彈并撞擊壁面，形成水錘現象。氣（汽）液相越不連續，氣團聚集越大，水錘能量越大。水錘現象會造成較大的噪聲震動和機械沖擊，對設備造成破壞。在低壓沸騰的工業環境和試驗裝置中，水錘現象比較常見，除接管位置外，彎頭、三通、變徑、閥門等流動方向截面突變的場合也是容易發生水錘現象的常見位置，原理類似。

通常工業上對于水錘現象的遏制，一般采取加大管道中的流速的方式，使得氣（汽）相得以分散不凝集成較大的氣團；或在管道中設置均流裝置，使氣（汽）液兩相攪混，將氣團碎裂成均勻分布的小氣泡，從而有效的減少水錘的破壞。但對于某些特定場合，如自然循環回路系統，其系統流量較小且不可調節，另外均流裝置因為流動阻力過大不得采用，此時水錘現象難以消除，為保護設備，必須采用其他的措施加以緩解。

針對上述問題，本發明提供了一種新的水錘現象緩解裝置，從而解決上述的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水錘緩解裝置，其安裝于管道與容器的接口位置，當管道內介質為蒸汽-水兩相混合物時，通過冷凝、碎化和汽水分離作用，減少交界面上的蒸汽聚集，對水錘現象進行緩解，并且具有相對較小的流動阻力。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種設置在管道和容器連接位置的汽液兩相水錘現象緩解裝置，所述裝置包括從管道端部延伸到容器內部的接管，所述接管連接彎頭一個端部，所述彎頭的另一端部向上延伸并連接消音筒，所述消音筒上端封堵，在側面開孔，所述冷凝腔體設置在消音筒外部，所述冷凝腔體下端蓋連接消音筒外壁，所述下端蓋為孔板，所述的緩解裝置整體浸泡在容器的水環境中。

作為優選，所述的冷凝腔體的上端蓋設置排汽孔。

作為優選，所述冷凝腔體和消音筒為相同中心線的圓筒結構。

作為優選，消音筒側面的開孔的總面積大于管道流通面積的1.2倍。

作為優選，消音筒沿著高度方向延伸，將消音筒側面單位長度的開孔面積S設置為高度H的函數，即S＝F（H），F’(H)<0，其中F’(H)是F（H）的一次導數。

作為優選，F"(H)<0，其中F"(H)是F（H）的二次導數。

作為優選，所述消音筒的上端蓋和冷凝腔的上端蓋之間的距離為冷凝腔體高度的1/8-1/10，所述冷凝腔體的下端蓋與消音筒側面的最下側的孔的中心點的距離為冷凝腔體高度的1/6-1/5。

作為優選，所述排汽孔連接排汽管道，所述排汽管道上設置排汽閥。

作為優選，所述的管道上設置閥門，所述的冷凝腔體內設置水位傳感器，所述的閥門、排汽閥門和水位傳感器與控制器進行數據連接，所述控制器根據檢測的水位自動控制排汽閥門進行排汽。

作為優選，如果檢測的水位低于第一數值，則控制器控制排汽閥門自動打開，同時減小閥門的開度；如果測量的水位高于第二定數值，則控制器控制排汽閥門自動打開，同時增加閥門的開度。

與現有技術相比較，本發明的具有如下的優點：

1）蒸汽-水兩相混合物從水平管道進入消聲筒，通過消聲筒側面的孔洞進入冷凝腔體，大的蒸汽汽團經過孔洞的節流作用，將被分解成小的汽泡，以鼓泡的形式進入冷凝腔體的水中，由于大汽團的碎化作用，加之冷凝腔體內的水質量較小，第一個交界面——消聲筒側孔洞位置的水錘沖擊被有效削弱；

2）進入冷凝腔體的蒸汽-水兩相混合物在密度差作用下進行了汽水分離，蒸汽位于冷凝腔體上部，水位于下部。水通過冷凝腔體下部的孔洞離開裝置進入容器，由于是單一的液相，第二個交界面——冷凝腔體下孔洞位置不存在水錘現象；

3）由于冷凝腔體整體浸泡于容器水空間中，利用冷凝腔殼體的導熱作用和外部大空間水介質的冷卻作用，位于冷凝腔內上部的、經過汽水分離的蒸汽空間可以得到冷凝，減少蒸汽的聚集。冷凝水經壁面流入冷凝腔內下部的水空間，最終經冷凝腔體下孔洞流出裝置。冷凝腔殼體采用銅材質可以提高殼體的導熱能力；