[發明專利]一種消除蒸汽冷凝誘發水錘的非能動安全系統

在審

• 申請號: 202011449991.3
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112595135A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 丁銘;孫建闖;冉旭;楊帆;李峰;夏爽;曹夏昕;邊浩志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F28B9/00
• 分類號: F28B9/00;F28B9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種消除蒸汽冷凝誘發水錘的非能動安全系統，過在海水側安裝彎頭和消汽裝置，用于消除蒸汽冷凝誘發水錘。本發明采用通過卡環將扭帶安裝在孔管內，使換熱器產生的汽水混合物在扭帶和孔管形成的流道內螺旋向上流動，并通過孔管側面和頂面的流孔與海水發生直接接觸冷凝。蒸汽在扭帶的攪渾作用下逐漸被冷凝，從而起到消除蒸汽冷凝誘發水錘的作用。本發明的優點是：結構簡單，能夠同時消除管道和海水側蒸汽凝結誘發水錘，并且提高了非能動安全系統的自然循環能力，適用范圍廣；同時，該發明改進方便易行，便于工程應用。

技術領域

本發明涉及一種消除蒸汽冷凝誘發水錘的非能動安全系統，屬于傳熱學和流體力學領域。

背景技術

在浮動核電站非能動安全系統中，海洋通常作為吸收余熱的最終熱阱。兩相條件下，換熱器產生的飽和蒸汽會不可避免地與過冷海水直接接觸。由于劇烈的冷凝，海水會倒灌至熱管內。當蒸汽被海水所包圍并形成汽塞時，汽塞迅速冷凝會導致兩端液柱發生劇烈碰撞，并產生蒸汽冷凝誘發水錘。水錘的發生會產生較大的壓力脈沖，并導致管路振蕩甚至破壞系統的完整性。為避免直接接觸式冷凝導致的冷凝誘發水錘現象，這類非能系統只允許在單相或者低出口含氣率下運行，這極大地限制了非能動安全系統的應用范圍。

現有技術中存在抑制和消除水錘方法，對于蒸汽冷凝誘導的水錘消除方法都是基于管內水錘消除，專利號為CN107013784A和CN107131383A分別采用隔管式和多孔管式來抑制水錘。其中隔管式是將管道分隔為多個流道來抑制水錘，但沒有消除蒸汽的措施，只能保證各個分管道內不出現水錘。多孔管式水錘抑制措施，僅在一定蒸汽壓力下具有良好的消除蒸汽泡作用，且多孔管的阻力較大。上述方法均通過改變管道內的幾何結構來達到抑制水錘的目的。由于管道內部增加消除措施，這會增加系統的流動阻力。對于非能動自然循環系統，其流動特性對阻力特性敏感，阻力變化會導致系統流動特性改變，普適性不強。其次，這種管內消除措施在高蒸汽流量下，管道內的過冷水會被蒸汽加熱，導致直接接觸式冷凝換熱系數減小，存在蒸汽不能在管道內完全冷凝的情況。蒸汽經消除措施分割的小蒸汽泡會在下游重新聚合而成的大氣泡，在與低溫海水接觸后，由于劇烈冷凝，海水仍會倒灌到熱管段內。因此，熱管段和海水中均存在發生水錘的可能。本發明采用在熱管段出口安裝彎頭和消汽裝置，改變流向，并將蒸汽泡分割成多個小汽泡并與海水逐漸冷凝，從根本上消除了系統中蒸汽冷凝誘發水錘。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種消除蒸汽冷凝誘發水錘的非能動安全系統，該系統創新性地設計了蒸汽冷凝誘發水錘的消除措施，解決現有非能動安全系統在高含氣率條件下的發生蒸汽冷凝水錘的問題，拓寬了系統的工程應用范圍。

本發明的目的是這樣實現的：包括浮動式平臺壁面、設置在浮動式平臺內的換熱器、與換熱器連接的熱管段和冷管段，熱管段和冷管段的端部穿過浮動式平臺壁面與海水連通，熱管段和冷管段上設置有閥門，熱管段的端部穿過浮動式平臺壁面后通過彎頭連接有消汽裝置。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.消汽裝置包括與彎頭連接的孔管、通過卡環設置在孔管內的紐帶，紐帶將孔管內分割成四個螺旋上升的空間，所述孔管為圓柱管，圓柱管的上端面和外表面均勻設置有流孔。

2.換熱器產生的汽水混合物通過熱管段和彎頭，汽水混合物經過彎頭后，流向轉變，汽水混合物進入消汽裝置中后被扭帶分割為四個子流道，并螺旋向上流動，汽水混合物在螺旋上升流動過程中，通過流孔與海水發生直接接觸冷凝，使得蒸汽在消汽裝置完全冷凝。