一种汽水分离再热器换热管束实验装置及方法制造方法及图纸

一种汽水分离再热器换热管束实验装置及方法，该实验装置包括矩形截面的换热管束实验段，依次焊接在换热管束实验段下部的下矩形段、入口渐扩段和入口接管，依次焊接在换热管束实验段上部的上矩形段、出口渐缩段和出口接管，所述实验装置通过入口接管和出口接管与试验管道系统相连接；所述下矩形段内装配有不锈钢丝网，在所述下矩形段和上矩形段上分别对称焊接有一对测温组件和一对测压组件；本发明专利技术还提供该实验装置的实验方法；本发明专利技术能在汽水分离再热器管外实际的具有一定干度的高温高压蒸汽工作条件下进行再热器管束换热和压降测试和验证。

【技术实现步骤摘要】
一种汽水分离再热器换热管束实验装置及方法
本专利技术涉及核电厂汽水分离再热器
，具体涉及一种汽水分离再热器换热管束实验装置及方法。
技术介绍
压水堆核电厂中常规岛汽轮机组为饱和蒸汽机组，汽水分离再热器是常规岛蒸汽再热系统的关键设备，设置于汽轮机组高压缸和低压缸之间。蒸汽发生器产生的新饱和蒸汽在高压缸中做功后压力降低、湿度增加，高压缸末级排汽进入汽水分离再热器进行分离和再热后成为过热蒸汽，进入低压缸继续做功。汽水分离再热器主要功能就是除去高压缸排汽中的水分并加热使之过热，从而提高核电厂汽轮机组的安全可靠性和经济性。进行汽水分离再热器研发设计时，再热器管束的换热性能和压降特性是其整体性能的重要指标，也影响着整个核汽轮机组的整体性能，故针对汽水分离再热器一级、二级再热器管束开展换热和压降的测试或验证实验非常必要。本专利技术正是基于该种需求而提供了一种能够采用实际工作介质，即大流量高温高压一定干度的蒸汽进行汽水分离再热器换热管束换热和压降实验的装置。现有技术对高温高压蒸汽通过翅片管束的换热和压降实验及理论仍然存在一些不足，如只能进行单管实验、只能采用空气等其它工质进行实验、只能通过经验关系式设计计算，无法满足或提高核电关键设备的可靠性要求。例如，中国专利申请号201320188149.8，公开了一种管外强制对流换热实验装置。该实验装置包括带有喇叭进口的通风管、测试管、实验管、测速管、扩张管、离心引风机。通风管内设有栅格结构，通风管与测试管间设有稳流滤网，测试管内设有温度计，实验管内设有发热管，取风管与微压计相连。虽然该专利技术结构简单，制作成本低，通用性好，实验汽流稳定性好且湍流度也较好，但是该专利技术气流量较小，且只能进行空气的单管对流换热实验，不能用于大流量高温高压蒸汽管束换热和压降实验。又例如，中国专利申请号201310607579，公开了一种换热管换热性能测试装置，包括冷源回路、冷却水回路、PID数据采集及控制器，以及能量微调回路和/或冷却水辅助回路，可对蒸发器和冷凝器分别进行测试，且蒸发器和冷凝器内设置多个换热管，可避免测试一个换热管不具代表性的缺陷，测试结果精度高；板式换热器、变频水泵和冷源水箱的设置可以确保回路中的冷冻水和冷却水温度恒定，且管路外包裹保温棉，稳定性好，测试误差小。但是该专利技术不能用于测试蒸汽介质横掠管束的换热与压降特性，更不能用于测试汽水分离再热器换热管束的换热与压降特性。又例如，中国专利申请号CN202101956U，公开了一种单管换热管测试装置，包括换热管、壳体、输送泵、储液罐及进、出口阀，其特征在于：所述换热管为单根换热管体，所述壳体由包括若干筒节、位于端部的筒节连接封头和封板，所述筒节均由圆管、筒节端部法兰和筒管上、下部接管组成，各筒节经由端部法兰依次连接；所述换热管的进、出口分别经阀门与管程储液罐连接；所述壳体的每个筒节的上接管分别经阀门连接壳程流量分配器，壳程流量分配器与壳程储液罐连接，每个筒节的下接管分别经阀门连接混流器，壳程混流配器与壳程储液罐连接。基于该装置可获得实际换热器单根换热管的传热特性，进一步对管壳式换热器节点温度进行预测，以确定管壳式换热器管程和壳程流体的节点温度。但是该专利技术还是基于单管实验，不能满足管束特性试验的要求。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种汽水分离再热器换热管束实验装置及方法，能在汽水分离再热器管外实际的具有一定干度的高温高压蒸汽工作条件下进行再热器管束换热和压降测试和验证。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种汽水分离再热器换热管束实验装置，包括矩形截面的换热管束实验段9，依次焊接在换热管束实验段9下部的下矩形段5、入口渐扩段4和入口接管2，依次焊接在换热管束实验段9上部的上矩形段10、出口渐缩段11和出口接管13，所述实验装置通过入口接管2和出口接管13与试验管道系统相连接；所述下矩形段5内装配有不锈钢丝网6，在所述下矩形段5和上矩形段10上分别对称焊接有一对测温组件7和一对测压组件8；所述换热管束实验段9由前后的一对管板9-2和左右的一对导流板9-3围成，所述前后的一对管板9-2以在竖直高度上的等分水平面为对称面，在该对称面上下预设距离区内打孔，管板9-2上部和下部镜面对称地打有多对管孔，管孔中插有换热管9-1，所述左右的一对导流板9-3内壁面上焊接有半圆截面换热管9-1-4，所述半圆截面换热管9-1-4是将整根换热管从圆形截面中心线上沿换热管轴向方向截开一分为二形成，所述换热管9-1和半圆截面换热管9-1-4在纵向和横向组成叉排排列的换热管束区；所述换热管9-1的部分管中放置有热电偶，所述换热管9-1内同轴装配有加热棒9-1-6，所述加热棒9-1-6的发热段长度和前后的一对管板9-2内壁面的间距相同；所述测温组件7由倾斜插入下矩形段5或上矩形段10侧壁的测温盲管7-1和置于测温盲管7-1内的T型热电偶7-2组成；所述测压组件8包括倾斜插入下矩形段5或上矩形段10侧壁的取压管8-4以及与取压管8-4通过阀门连接的冷却罐8-1，所述冷却罐8-1带有一个排气加水孔和两个引压接管，压力传感器和差压变送器连接在冷却罐8-1引压接管上。所述实验装置的表面除冷却罐8-1外设置有保温层。所述换热管束实验段9中间部位焊接有一圈肋板9-4。所述换热管束实验段9上的换热管9-1分为不放置热电偶的A换热管9-1-1和放置热电偶的B换热管9-1-2，上部和下部的两组换热管束以换热管束实验段9在竖直高度上的等分水平面为对称面而对称布置。所述换热管束实验段9换热管束排布和其实验对象换热管束的原型材料尺寸相同、排布方式相同，且换热管束实验段9管束区由A换热管9-1-1、放置热电偶的B换热管9-1-2和焊接在导流板上的半圆截面换热管9-1-4协同排布组成，从下往上呈周期排列，每两排为一周期，每排换热管数量相同，第一排半圆截面换热管9-1-4在右边导流板上，其余全部为A换热管9-1-1，第二排半圆截面换热管9-1-4在左边导流板上，中间和最右边共布置两根B换热管9-1-2，其余全部为A换热管9-1-1。所述B换热管9-1-2内壁面上加工有矩形槽9-1.2-1，管内热电偶9-1-5置于矩形槽9-1.2-1内。每组测压组件8均通过肋板8-3将取压管8-4分别与下矩形段5或上矩形段10焊接加固。所述入口渐扩段4的下部焊接有入口盖板3，以将入口渐扩段4和入口接管2连接，所述出口渐缩段11的上部焊接有出口盖板12，以将出口渐缩段11和出口接管13连接。所述入口接管2的下端焊接有入口接管法兰1，所述出口接管13的上端焊接有出口接管法兰14。所述实验装置上设置有用于实验装置起吊部件和实验装置固定放置的部件。上述所述的一种汽水分离再热器换热管束实验装置的实验方法，所述实验装置连接在实验系统的管道上，得到汽水分离再热器管外实际的具有一定过热度或者一定干度的高温高压蒸汽介质；高温高压蒸汽通过入口接管2进入压力容器后，经入口渐扩段4进入下矩形段5，经不锈钢丝网6均流后，蒸汽流速在整个矩形通道中得以均匀分布；蒸汽入口温度由置于测温组件7内的T型热电偶7-2测得，压力由连接于测压组件8后的压力传感器和差压变送器测得，蒸汽横掠换热管束实验段9被加热，温度升高而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽水分离再热器换热管束实验装置，其特征在于：包括矩形截面的换热管束实验段(9)，依次焊接在换热管束实验段(9)下部的下矩形段(5)、入口渐扩段(4)和入口接管(2)，依次焊接在换热管束实验段(9)上部的上矩形段(10)、出口渐缩段(11)和出口接管(13)，所述实验装置通过入口接管(2)和出口接管(13)与试验管道系统相连接；所述下矩形段(5)内装配有不锈钢丝网(6)，在所述下矩形段(5)和上矩形段(10)上分别对称焊接有一对测温组件(7)和一对测压组件(8)；所述换热管束实验段(9)由前后的一对管板(9‑2)和左右的一对导流板(9‑3)围成，所述前后的一对管板(9‑2)以在竖直高度上的等分水平面为对称面，在该对称面上下预设距离区内打孔，管板(9‑2)上部和下部镜面对称地打有多对管孔，管孔中插有换热管(9‑1)，所述左右的一对导流板(9‑3)内壁面上焊接有半圆截面换热管(9‑1‑4)，所述半圆截面换热管(9‑1‑4)是将整根换热管从圆形截面中心线上沿换热管轴向方向截开一分为二形成，所述换热管(9‑1)和半圆截面换热管(9‑1‑4)在纵向和横向组成叉排排列的换热管束区；所述换热管(9‑1)的部分管中放置有热电偶，所述换热管(9‑1)内同轴装配有加热棒(9‑1‑6)，所述加热棒(9‑1‑6)的发热段长度和前后的一对管板(9‑2)内壁面的间距相同；所述测温组件(7)由倾斜插入下矩形段(5)或上矩形段(10)侧壁的测温盲管(7‑1)和置于测温盲管(7‑1)内的T型热电偶(7‑2)组成；所述测压组件(8)包括倾斜插入下矩形段(5)或上矩形段(10)侧壁的取压管(8‑4)以及与取压管(8‑4)通过阀门连接的冷却罐(8‑1)，所述冷却罐(8‑1)带有一个排气加水孔和两个引压接管，压力传感器和差压变送器连接在冷却罐(8‑1)引压接管上。...

【技术特征摘要】
1.一种汽水分离再热器换热管束实验装置，其特征在于：包括矩形截面的换热管束实验段(9)，依次焊接在换热管束实验段(9)下部的下矩形段(5)、入口渐扩段(4)和入口接管(2)，依次焊接在换热管束实验段(9)上部的上矩形段(10)、出口渐缩段(11)和出口接管(13)，所述实验装置通过入口接管(2)和出口接管(13)与试验管道系统相连接；所述下矩形段(5)内装配有不锈钢丝网(6)，在所述下矩形段(5)和上矩形段(10)上均对称焊接有一对测温组件(7)和一对测压组件(8)；所述换热管束实验段(9)由前后的一对管板(9-2)和左右的一对导流板(9-3)围成，所述前后的一对管板(9-2)以在竖直高度上的等分水平面为对称面，在该对称面上下预设距离区内打孔，管板(9-2)上部和下部镜面对称地打有多对管孔，管孔中插有换热管(9-1)，所述左右的一对导流板(9-3)内壁面上焊接有半圆截面换热管(9-1-4)，所述半圆截面换热管(9-1-4)是将整根换热管从圆形截面中心线上沿换热管轴向方向截开一分为二形成，所述换热管(9-1)和半圆截面换热管(9-1-4)在纵向和横向组成叉排排列的换热管束区；所述换热管(9-1)的部分管中放置有热电偶，所述换热管(9-1)内同轴装配有加热棒(9-1-6)，所述加热棒(9-1-6)的发热段长度和前后的一对管板(9-2)内壁面的间距相同；所述测温组件(7)由倾斜插入下矩形段(5)或上矩形段(10)侧壁的测温盲管(7-1)和置于测温盲管(7-1)内的T型热电偶(7-2)组成；所述测压组件(8)包括倾斜插入下矩形段(5)或上矩形段(10)侧壁的取压管(8-4)以及与取压管(8-4)通过阀门连接的冷却罐(8-1)，所述冷却罐(8-1)带有一个排气加水孔和两个引压接管，压力传感器和差压变送器连接在冷却罐(8-1)引压接管上。2.根据权利要求1所述的一种汽水分离再热器换热管束实验装置，其特征在于：所述实验装置的表面除冷却罐(8-1)外设置有保温层。3.根据权利要求1所述的一种汽水分离再热器换热管束实验装置，其特征在于：所述换热管束实验段(9)中间部位焊接有一圈肋板(9-4)。4.根据权利要求1所述的一种汽水分离再热器换热管束实验装置，其特征在于：所述换热管束实验段(9)上的换热管(9-1)分为不放置热电偶的A换热管(9-1-1)和放置热电偶的B换热管(9-1-2)，上部和下部的两组换热管束以换热管束实验段(9)在竖直高度上的等分水平面为对称面而对称布置。5.根据权利要求4所述的一种汽水分离再热器换热管束实验装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏光辉，田文喜，蔚江涛，巫英伟，秋穗正，郑美银，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61