一种采用高辐射涂层和非连续导流翼的PCS释热水箱制造技术

本发明专利技术提供一种采用高辐射涂层和非连续导流翼的PCS释热水箱，主要包括内层钢制释热水箱、外层混凝土壳体以及中间的流道，流道由流道入口、流道出口、流道入口渐缩段、流道出口渐扩段及流道相对于释热水箱外表面的内壁面、外壁面和侧壁面组成。通过采取非连续导流翼、流道进出口处设置渐缩渐扩段、流道壁面上布置发射率高的涂层材料等方法，将释热水箱内的热量以更高的效率导出，以达到长期运行PCS系统的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种采用高辐射涂层和非连续导流翼的PCS释热水箱


[0001]本专利技术涉及的是非能动安全壳热量导出系统(PCS)的高效换热设备，具体是指一种采用高辐射涂层和非连续导流翼的PCS释热水箱。

技术介绍

[0002]在发生主蒸汽管道破裂事故(MSLB)、反应堆失水事故(LOCA)等事故时，堆内会释放出大量蒸汽，使壳内的温度和压力不断升高，如果不能及时控制，将会严重威胁安全壳的完整性。PCS主要由安全壳内置集管式换热器与外部高位释热水箱以及连接二者的管线与阀门组成。发生事故时，PCS换热器内的水吸收了蒸汽冷凝释放出来的汽化潜热后温度升高，通过热管段向上流动到释热水箱，再经冷管段重新回到换热器内，通过建立自然循环带走安全壳的热量。华龙一号的PCS系统可以保证事故后的72小时内反应堆的安全性，如果72小时后，反应堆的事故仍然没有得到控制，释热水箱中的水将被蒸干，为此需要进一步增强PCS长期运行的能力。
[0003]在已有的设计应用中，有若干专利考虑了提升PCS系统长期运行的能力。专利CN201420152864.0设计了风力强化装置以及液态水收集和蒸发过滤装置，增强了高温水回收过程中的冷却效果，提高了冷却水源长期维持的能力。但该设计中的风力强化装置依靠太阳能电池板和风机，其工作效率会受到气温、湿度等不可控因素的影响。专利CN202110246374.1利用水箱内高流速的水蒸气达到对空气的引射效果，加强了水箱的换热能力。但该设计并没有充分利用空气槽道的整个空间，换热的能力有待加强。此外，目前已有的设计基本没有考虑辐射换热在系统换热中的作用，然而在部分工况下热辐射不容忽视。
[0004]因此，为了PCS系统能够长期高效地运行，有必要设计一种释热水箱，既能建立非能动的自然循环，将释热水箱内的热量导出，又能考虑热辐射的影响，充分利用流道的空间，进一步强化换热能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种采用高辐射涂层和非连续导流翼的PCS非能动释热水箱，以高效导出事故工况下释热水箱中热量，充分保障事故工况下PCS的长期高效运行。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：包括外层混凝土壳体、内层钢制释热水箱和中间的流体通道组成，内层释热水箱的进出口管线分别与PCS换热器的进出口管线相连接，各流道通过两侧的壁面将外层混凝土壳体与内层释热水箱之间的空气间隙分隔开来，排气管线从内层水箱的气空间经过流体通道和外层壳体到达外界。
[0007]本专利技术还包括以下结构特征：
[0008]所述的流道通过渐缩段进入外层混凝土壳体的底部，从底部的中间向两边分散开来，各流道之间利用两侧的壁面相互隔开，在外层混凝土壳体的顶部汇总后通过渐扩段穿过壳体顶面，渐缩段和渐扩段与外界大气相通。渐缩段与渐扩段外侧均装设过滤网孔结构，
在其与并联流道的连接处采用圆角设计。
[0009]所述流道的内壁面与内层释热水箱的外表面为一体，内壁面采用发射率高、导热性能较好的涂层材料，壁面上布置了非连续的纵向排列的导流翼。
[0010]所述流道的侧壁面优选不锈钢板，对底部流道的侧壁面进行加厚并设置支撑柱，侧壁面采用发射率高的涂层材料。
[0011]所述流道的外壁面与外层混凝土壳体的内表面为一体，优选不锈钢板，外壁面采用发射率高的涂层材料。
[0012]所述流道的各壁面采用的涂层材料，包括但不限于碳化硅、碳化硼、氧化钴等高辐射涂层材料。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在流道中设计了导流翼结构，扩展了流道内的换热面积，从而提高主流流体温度，一方面避免流道中出现明显热分层现象，另一方面增大主流流动的驱动力。非连续导流翼交错布置，破坏表面边界层的同时增强了流体扰动，有利于流道整体换热能力的提升。与连续导流翼相比，非连续导流翼的重量更轻，也更便于加工和布置。
[0014]本专利技术在流道内壁面设置发射率高、导热性能良好的涂层材料，外壁面及侧壁面设置发射率高的涂层材料，从热辐射角度强化了流道内的自然循环能力，进而提升流道的换热能力。
[0015]本专利技术在流道进、出口分别设置渐缩段与渐扩段，在不破坏原有结构情况下，同时将其进出口与流道连接处采用圆角设计，一定程度增强了流道内的自然循环能力与整体换热能力。
[0016]本专利技术结构设计充分保证了释热水箱本体及混凝土壳体的完整性，未对原有结构的强度及功能产生不利影响，通过对于流道的合理优化及改进进一步增强其自然循环与换热能力，有利于PCS系统的长期高效运行。
附图说明
[0017]图1为释热水箱结构图；
[0018]图2为释热水箱俯视图；
[0019]图3为释热水箱工作原理图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。
[0021]结合图1至图3可以看出，本专利技术设计了一种采用高辐射涂层和非连续导流翼的PCS非能动释热水箱，主要包括内层钢制释热水箱1、外层混凝土水箱壳体2以及中间的并联流体通道3。流道由流道入口、流道出口、流道入口渐缩段、流道出口渐扩段及流道相对于释热水箱外表面的内壁面、外壁面和侧壁面组成。通过采取非连续导流翼、流道进出口处设置渐缩渐扩段、流道壁面上布置发射率高的涂层材料等方法，将释热水箱内的热量以更高的效率导出，以达到长期运行PCS系统的目的。
[0022]释热水箱1由下部水空间4和上部气空间5组成，释热水箱的进口管线7与PCS换热器9的进口管线8相连接，释热水箱的出口管线6与PCS换热器9的出口管线10相连接。
[0023]排气管线11从上部气空间5穿过释热水箱1、并联流道3和水箱壳体2的壁面与外界大气相通。
[0024]流道入口12穿过外层水箱壳体2通过流道入口渐缩段14与大气相通，并于其与流道连接处加设一圆角结构。
[0025]流道出口13穿过外层水箱壳体2通过流道入口渐扩段15与大气相通，并于其与流道连接处加设一圆角结构。
[0026]流道入口渐缩段14和流道出口渐扩段15外侧均装设过滤网孔结构16。
[0027]各流道内壁面17设置发射率高、导热性能良好的涂层材料20，并于流道内壁面17上布置导热性能优异、且发射率较高的导流翼结构22，优先选取非连续导流翼结构，以减轻导流翼的重量。
[0028]各流道外壁面18及侧壁面19设置发射率高的涂层材料21，对底部流道的侧壁面进行加厚并设置支撑柱23。
[0029]为了保障事故工况下PCS系统的长期运行，减少不必要的冷却水的损失，本专利技术设计了一种采用高辐射涂层和非连续导流翼的PCS非能动释热水箱，由内层钢制释热水箱1、外层混凝土水箱壳体2、中间的并联流道3、释热水箱下部水空间4、上部气空间5、释热水箱出口管线6、释热水箱入口管线7、PCS换热器入口管线8、PCS换热器9、PCS换热器出口管线10、排气管线11、流道入口12、流道出口13、流道入口渐缩段14、流道出口渐扩段15、过滤网孔结构16、流道内壁面17、流道外壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用高辐射涂层和非连续导流翼的PCS释热水箱，其特征在于：包括外层混凝土壳体、内层钢制狮热水箱和中间的并联流体通道，内层释热水箱的进出口管线分别与PCS换热器的进、出口管线相连接，且在内壁面上布置了非连续导流翼，各流道通过两侧的壁面将外层混凝土壳体与内层释热水箱之间的空气间隙分隔开来，排气管线从内层水箱的气空间经过流体通道和外层壳体，与外界大气相通。2.根据权利要求1所述的一种采用高辐射涂层和非连续导流翼的PCS释热水箱，其特征在于：流道通过渐缩段进入外层混凝土壳体的底部，从底部的中间向两边分散开来，各流道之间利用两侧的壁面相互隔开，在外层混凝土壳体的顶部汇总后通过渐扩段穿过壳体顶面，渐缩段和渐扩段与外界大气相通。3.根据权利要求1所述的一种采用高辐射涂层和非连续导流翼的PCS释热水箱，其特征在于：流道的内壁面与内层释热水箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：边浩志，刘鑫棪，肖家禹，郭泽华，张同禹，吴桐雨，孟兆明，刘丰，丁铭，孙中宁，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：