CN102996908A - 一种减小热分层影响的管道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于机械设备及核安全技术领域的一种减小热分层影响的管道。该管道含有流经低温流体的冷段和流经高温流体的热段，冷热流体在该管道内相遇混合，其特征在于：在管道的内壁上设立凸起，管道冷段及管道热段分别连接热管使得热量从管道的热段传递到冷段。本发明给出的管道设计可替换核电站中容易发生热分层现象的管道，可以有效的缓解热分层现象的影响，保护核电站的安全。

Description

一种减小热分层影响的管道
技术领域
本发明属于机械设备及核安全技术领域，特别涉及一种减小热分层影响的管道。
背景技术
在核电站的系统内，由于冷热流体混合后会在管道内产生热分层现象。热分层形成的条件是速度较小的冷热流体在接近水平的管道内混合。例如，对于核电站稳压器波动管，由于来自主管道的高温水和稳压器内温度较低的水混合，容易发生热分层。另外，由于阀门泄漏使得冷水泄漏到装有热水的管道中也可能发生热分层现象。如果在核电站的管道中发生热分层现象，在冷热流体的交界面会产生热震荡，会对整个管道会产生热冲击；另外，热分层现象的产生，使得管道的形状发生变化，影响核电站管道的寿命，威胁到核电站的安全。目前，解决热分层问题，主要采用增加冷段水温或者减小热段水温，从而减小冷热流体温差的方法。由于热分层形成的位置受到冷热流体的流速、流量等各个因素的影响，使得对热分层的缓解更为困难。
发明内容
本发明的目的是针对管道热分层危害提出一种管道设计。本设计提出一种减小热分层影响的管道。
本发明提供的减小热分层影响的管道，该管道含有流经低温流体的冷段和流经高温流体的热段，冷热流体在该管道内相遇混合，其特征在于：在管道的内壁上设立凸起，管道冷段及管道热段分别连接热管使得热量从管道的热段传递到冷段。
管道内壁上的凸起使得流体在流过凸起时发生搅动，流体的搅动可以促进冷热流体的混合；并且通过热管在冷热流体间进行传热，从而减小热分层现象对管道的影响。
所述的热管连接管道热段和管道冷段，分为连接热段的热段热管和连接冷段的冷段热管。热管可以为电流体动力热管、重力辅助热管等。
热段热管和冷段热管在热管定位格架内交错排列，增加接触面积，加强换热，减小管道热段和管道冷段的冷热流体的温差。该管道设计可以用于核电站管道中，减小热分层的影响。该管道设计安全、高效、可靠、控制简单。
所设计的管道分为两部分，1.利用管壁上的凸起对流体流动的影响，使流体流动发生搅动，促进冷热流体的混合；2.在管道冷段和热段分别连接热管，热管在热管定位格架内加强换热，促进热量从高温流体传导到低温流体，减小热段和冷段流体的温差。
所述的凸起位于管道管壁上，流体流经管壁上的凸起后流动发生搅动。
所述的凸起的数量为3-6个/米，一方面保证凸起引起的流动搅动能缓解热分层现象，一方面保证管道的正常功能不受影响，不影响系统的正常功能。
所述的凸起可采用梅花桩、圆形、方形等不同的形状，目的是保证管道能够很好的缓解热分层。
所述的热管固定在热管定位格架上，连接热管的热管定位格架可以是开放的，与空气接触；也可以是密闭的，在里面充满水或氦气等流体，增加换热。
本发明有益效果：所设计的管道分为两部分，1.利用管壁上的凸起对流体流动的影响，使流体流动发生搅动，促进冷热流体的混合；2.在支管水平段和竖直段分别连接热管，热管在热管定位格架内加强换热，促进热量从高温流体传导到低温流体，减小热段和冷段流体的温差。
本发明给出的管道设计可替换核电站中容易发生热分层现象的管道，可以有效的缓解热分层现象的影响，保护核电站的安全。
附图说明
图1减小热分层影响的管道设计示意图；
图2图1中支管局部放大图；
图3 热管定位格架内的热管排列图；
图4 热管定位格架内的热管排列图（侧面局部）；
图中标号：
1-主管道；2-支管水平段；3-支管竖直段；4-其他管道；5-支管局部；6-凸起，7-热段热管，8-热管定位格架，9-冷段热管。
具体实施方式
本发明提出一种减小热分层影响的管道设计。该管道设计分成两部分，一部分是管道内壁凸起部分，另一部分是连接管道冷段和热段的热管部分。下面结合附图具体说明实施方式，应强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。图1是减小热分层影响的管道设计示意图。图3、图4是热管定位格架内的热管排列图。
本实施例提供的减小热分层影响的管道含有流经低温流体的冷段和流经高温流体的热段，冷热流体在该管道内相遇混合，在管道的内壁上设立凸起，管道冷段及管道热段分别连接热管使得热量从管道的热段传递到冷段。如图1所示，主管道1内流动的是高温流体，而其他管道4内流动的是低温流体，支管水平段2即为流经高温流体的热段，支管竖直段3即为流经低温流体的冷段，冷热流体在支管水平段2处混合，产生热分层现象。高温流体从主管道在流经支管水平段2后，流体由于管壁处设立的凸起6的影响，使得流体流动发生搅动。同样的，低温流体从其他管道4流入支管水平段2后，也会由于管壁处设立的凸起6而使流体流动发生搅动。这样，冷热流体在支管的水平段2处混合时，由于流动发生搅动，将会有效地促进热冷流体的混合，可以有效的减小热分层的影响。
所述的凸起的数量为3个/米。
所述的凸起形状为梅花桩、圆形或方形。
在管道冷段和管道热段之间分别连接有热管，即在支管的水平段2处连接有热段热管7和在支管的竖直段3处连接有冷段热管9。
所涉及的热管定位格架8定位热段热管7和冷段热管9，热管在热管定位格架8中的排列如图3、图4所示，即热段热管7和冷段热管9在热管定位格架内交错排列，增加了热段热管7和冷段热管9之间的换热面积，提高高温流体和低温流体间的导热效率。热管选用电流体动力热管，导热率很高，可以高效的将热量从一端传递到另一端，并且在热管定位格架中通过增加热段热管和冷段热管的接触面积的方法，来增加导热效率，减小冷热流体的温差。
所涉及的热管定位格架8可以是开放的，与空气接触；也可以是密闭的，在里面充满水或氦气等流体，增加换热。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种减小热分层影响的管道，该管道含有流经低温流体的冷段和流经高温流体的热段，冷热流体在该管道内相遇混合，其特征在于：在管道的内壁上设立凸起，管道冷段及管道热段分别连接热管使得热量从管道的热段传递到冷段。
2.根据权利要求1所述的管道，其特征在于：所述的热管分为连接热段的热段热管和连接冷段的冷段热管。
3.根据权利要求2所述的管道，其特征在于：热段热管和冷段热管在热管定位格架内交错排列。
4.根据权利要求1所述的管道，其特征在于：所述的凸起的数量为3-6个/米。
5.根据权利要求1所述的管道，其特征在于：所述的凸起形状为梅花桩、圆形或方形。
6.根据权利要求1所述的管道，其特征在于：所述的热管固定在热管定位格架上。
7.根据权利要求1所述的管道，其特征在于：所述的热管定位格架是开放的，与空气接触，或者所述的热管定位格架是密闭的，在里面充满水或氦气。
8.根据权利要求1所述的管道，其特征在于：所述的热管为电流体动力热管或重力辅助热管。
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