核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法技术

本发明专利技术公开一种核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法，其包括以下步骤：步骤1)在弯管下游的水平管道设置一个测温带，测温带从水平管道顶部至水平管道底部每隔30度角布置一个温度测量点，共布置7个测温点，测量7个温度测量点的外壁面温度并判断各个温度测量点的外壁面温度不同；以及步骤2)利用线性插值法计算弯管热疲劳敏感区域内外壁面的温度，确定温度分布情况。本发明专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法提供了一种间接无损的方法来测量弯管热疲劳敏感区管道内外壁的温度分布情况，采用较少的外部测量点即可获取管道弯头区域的温度场分布情况；弯管热疲劳敏感区温度场计算仅采用较少计算量的线性差值方法，可较大幅度提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法
本专利技术属于核电
，更具体地说，本专利技术涉及一种核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法。
技术介绍
核电站工艺系统中，因为冷热流体交汇、阀门泄漏等原因，容易形成热分层和湍流现象，使得管道内壁面产生较大的温度梯度。以冷却剂主管道与安注弯管连接为例，主管道中的流体为高温流体，当安注弯管上的阀门处于截止状态时，在浮升力和自然对流冷却的作用下，弯管上部流体温度较高，下部温度较低，弯管内部存在典型的流体热分层现象。受主管道流体的湍动作用，热分层界面处于不稳定状况，随时间上下波动，在对流和热传导等传热作用下，导致弯管内壁面温度变化，产生热应力波动，进而可能诱发管壁热疲劳。准确地获取弯管内部的温度波动信息对于管道热应力分析和热疲劳的研究至关重要。核电站一回路结构完备性和安全性要求，不允许在管道上随意开孔安装温度传感器直接测量内壁面温度。因此，如何寻求一种间接无损的方法来得到热疲劳分析的输入数据来源，是一个值得深入研究的问题。管道温度波动的预测主要包含两方面的内容：一是预测温度波动的强度大小；二是预测温度变化的频率。常用的预测方法有实物模型研究或通过计算流体动力学数值模拟流体混合，如直接数值模拟和大涡模拟(LES)。但是，由于流场的复杂性，上述方法都有较苛的要求，需要消耗较大的实验和计算资源，且难以获得准确的计算结果，使用范围受到相当限制。有鉴于此，确有必要提供一种简易、准确、无损的核电站弯管内外壁面温度测量方法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种简易、准确、无损的核电站弯管内外壁面温度测量方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)在弯管下游的水平管道设置一个测温带，测温带在水平管道的顶部和水平管道的底部之间间隔布置至少3个温度测量点，测量各个温度测量点的水平管道外壁面温度并判断各个温度测量点的水平管道外壁面温度不同；以及步骤2)利用线性插值法计算弯管热疲劳敏感区内外管壁的温度。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法进一步包括：将水平管道的温度分布线水平延伸至弯管区域，对于内外壁温度点都位于水平管道的水平延伸方向以内的待分析点，计算各个温度点与水平线的竖直距离，通过判断其内外壁温度所处的高度来判断其温度处于各个温度测量点中的所属区间，再通过线性插值获得待分析点处的内壁温度与外壁温度。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，所述测温带从水平管道顶部至水平管道底部每隔30度角布置一个温度测量点，共布置第一至第七共7个温度测量点，7个温度测量点与参考水平线的竖直距离分别为：其中，r1为位于水平管道顶部的温度测量点对应的弯管曲率半径，r为管道内径，d为管道壁厚。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，待分析点的外壁点的高度H4-out和内壁点的高度H4-in分别按以下公式计算：其中，r1～r4分别为由内至外弯管的曲率半径。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，根据公式线性插置得出待分析点的外壁温度，其中，T4-out是待分析点的外壁温度，T4、T5分别是第四和第五温度测量点测得的温度。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，待分析点的内壁面点位于圆弧r3的45°方向上，根据公式线性插置得出待分析点的内壁温度，其中，T4-in是待分析点的内壁温度，T3、T4分别是第三和第四温度测量点测得的温度。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法进一步包括：将水平管道的温度分布水平延伸至弯管区域，对于分布在水平管道顶层线以上的待分析点，在同样热容量下，通过积分方式计算在同样热容量下的高度差，再通过水平线温度值与水平管道顶部温度值进行线性插值得到待分析点的内外壁温度。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，步骤1)中，所述测温带从水平管道顶部至水平管道底部每隔30度角布置一个温度测量点，共布置第一至第七共7个温度测量点，测量7个温度测量点的外壁面温度。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，对于分布在水平管道顶层线以上的待分析点，通过以下方式计算其在弯管内侧和外侧的等效高度H1和H2，其中，r1-r4为由内至外弯管的曲率半径，H1已知，令S1＝S2，计算得H2的值，令水平线处温度为主管道冷却剂流温度，则H2处温度值可通过水平线温度值与顶部测温点所测温度进行插值得到。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，待分析点的外壁温度T1-out按照以下公式计算：其中，T∞为主管内水温，T1为第一温度测量点的温度。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，待分析点的内壁温度T1-in按照以下公式计算：其中，T1为第一温度测量点的温度。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，所述测温带从水平管道顶部至水平管道底部均匀分布3个或5个温度测量点，测量3个或5个温度测量点的外壁面温度并判断各个温度测量点的外壁面温度不同。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，所述至少3个温度测量点均匀或不均匀分布。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，所述每个温度测量点上设有位于管道外部的热电偶。作为本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一种改进，当水平线温度不等于主管道水温时，在水平线位置加设一个测温带，测量水平线处的温度值作为插值的边界条件。与现有技术相比，本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法具有以下优点：1)提供了一种间接无损的方法来测量弯管区域管道内壁的温度分布情况，采用较少的外部测量点可以获取管道弯头区域的温度场分布情况；2)避免在弯头区域布置传感器，减少外壁面温度传感器的布置数量，采用较少的外部测量点可以减少设备采购数量，减少施工安装和运行维护工作量；3)弯头区域温度场计算近采用较少计算量的线性差值方法，可较大幅度提高计算效率。附图说明下面结合附图和具体实施方式，对核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法及其技术效果进行详细说明，其中：图1是本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一个实施方式中，弯管结构中热电偶测温位置示意图。图2是本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一个实施方式中，热电偶温度测量点分布示意图。图3是本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法的一个实施方式中，弯管结构曲率半径示意图。图4是本专利技术核电站弯管热疲劳敏感区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1)在弯管下游的水平管道设置一个测温带，测温带在水平管道的顶部和水平管道的底部之间间隔布置至少3个温度测量点，测量各个温度测量点的水平管道外壁面温度并判断各个温度测量点的水平管道外壁面温度不同；以及/n步骤2)利用线性插值法计算弯管热疲劳敏感区内外管壁的温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)在弯管下游的水平管道设置一个测温带，测温带在水平管道的顶部和水平管道的底部之间间隔布置至少3个温度测量点，测量各个温度测量点的水平管道外壁面温度并判断各个温度测量点的水平管道外壁面温度不同；以及
步骤2)利用线性插值法计算弯管热疲劳敏感区内外管壁的温度。


2.根据权利要求1所述的核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法，其特征在于，进一步包括：将水平管道的温度分布线水平延伸至弯管区域，对于内外壁温度点都位于水平管道的水平延伸方向以内的待分析点，计算各个温度点与水平线的竖直距离，通过判断其内外壁温度所处的高度来判断其温度处于各个温度测量点中的所属区间，再通过线性插值获得待分析点处的内壁温度与外壁温度。


3.根据权利要求2所述的核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法，其特征在于，所述测温带从水平管道顶部至水平管道底部每隔30度角布置一个温度测量点，共布置第一至第七共7个温度测量点，7个温度测量点与参考水平线的竖直距离分别为：
H′1＝r1，H′4＝r1+(r+d)，

H′7＝r1+2×(r+d)
其中，r1为位于水平管道顶部的温度测量点对应的弯管曲率半径，r为管道内径，d为管道壁厚。


4.根据权利要求3所述的核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法，其特征在于，待分析点的外壁点的高度H4-out和内壁点的高度H4-in分别按以下公式计算：



其中，r1～r4分别为由内至外弯管的曲率半径。


5.根据权利要求4所述的核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法，其特征在于，根据公式线性插置得出待分析点的外壁温度，其中，T4-out是待分析点的外壁温度，T4、T5分别是第四和第五温度测量点测得的温度。


6.根据权利要求5所述的核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法，其特征在于，待分析点的内壁面点位于圆弧r3的45°方向上，根据公式线性插置得出待分析点的内壁温度，其中，T4-in是待分析点的内壁温度，T3、T4分别是第三和第四温度测量点测得的温度。


7.根据权利要求1所述的核电站弯管热疲劳敏感区管壁温度测量方法，其特征在于，进一步包括：将水平管道的温度分布水平延...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌君，赵建光，范寅娣，谭珂，
申请(专利权)人：深圳中广核工程设计有限公司，中广核工程有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44