CN103035305B - 一种消氢试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种消氢试验装置，包括供氢装置、供氧装置、冷却装置和罐体。供氢装置通过下封头腔内的环形管上表面均匀分布的透气孔向罐体内提供氢气，在本装置中供氢用的环形管淹没在水中，从而使氢气从水中扩散出来，增加了装置的安全性能。同时在下封头与下封头腔的连接处增加了不锈钢板，使从环形管内释放的氢气在罐体内分散的更均匀。供氧装置采用管道直接向试验装置内通氧。冷却装置通过均匀分布在罐体的外圆周的冷凝管来达到冷却效果。本发明的消氢试验装置能够均匀的向试验系统内部提供氢气，且具有良好的冷却效果，从而保证试验能够顺利安全的进行。

Description

一种消氢试验装置
技术领域
本发明涉及一种消氢试验装置，属于核电试验系统技术领域。
背景技术
大型消氢试验系统试验过程中，由于氢氧复合反应强放热效应，试验系统内部温度逐渐升高。为使温度保持预定值，目前的降温控制方法多采用外部冷却介质或内部喷淋来完成。对于使用外部冷却介质方式，需设计适当的冷却降温管装置，采用适当的冷却介质，计算换热面积，操作中准确控制冷却介质流量；对于使用内部喷淋方式，需计算适当的喷淋面积，操作中准确控制喷淋水流量，若试验过程升温较快，则需频繁开启喷淋装置，导致系统内水含量不断增加。两种方式操作繁琐，需较多的人为控制，能耗也较高。
传统的供氢装置采用管道直接向试验系统内通氢，若通氢量较大，导致局部氢气浓度较高，存在燃爆危险，因此试验系统内需安装搅拌风机使得氢气均匀分布。该方式危险系数高、能耗高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种消氢试验装置，该装置能够均匀的向试验系统内部提供氢气，且具有良好的冷却效果，从而保证试验能够顺利安全的进行。
本发明的消氢试验装置包括供氢装置、供氧装置、冷却装置和罐体。
所述罐体由上封头腔、上封头、罐身、下封头和下封头腔组成。
所述供氢装置包括环形管、五通管、进气管道、氢气罐和汇流排A。其中氢气罐和汇流排A布置在罐体外围，环形管水平固定在罐体的下封头腔内。其具体连接关系为：两个或两个以上氢气罐并联在汇流排A上，汇流排A通过进气管道与位于环形管中心的五通管连接。所述五通管包括一个进气口和四个出气口，进气口为五通管中心线上的竖直通口，出气口为均匀分布在进气口外圆周的水平通口。五通管的进气口与进气管道贯通，四个出气口分别与环形管贯通。环形管的管径为100mm—150mm，环形管的外圆直径为1000mm-1500mm。环形管的上表面均匀分布有两个或两个以上透气孔，保证环形管上透气孔的面积和与进气管道的横截面面积相等，从而使进气管道与环形管的流通量相同。在下封头腔的外圆周加工有配液口，配液口的水平高度大于环形管上表面的水平高度，在下封头腔的底部加工有排液口。供氢装置工作前，先往下封头腔内注水，将环形管淹没在水中，从而使氢气从水中扩散出来，增加装置的安全性能。为了使从环形管内释放的氢气分散的更均匀，在下封头与下封头腔的连接处固接有不锈钢板，不锈钢板的直径等于下封头与下封头腔连接处的直径，不锈钢板上均匀分布有两个或两个以上透气孔。
所述供氧装置包括输气管道、氧气罐和汇流排B。氧气罐和汇流排B布置在罐体外围，两个或两个以上氧气罐并联在汇流排上，汇流排通过输气管道与罐体相贯通，从而为试验装置中的氢氧反应提供所需的氧气。
所述冷却装置包括两个或两个以上冷凝管，冷凝管在罐体的外圆周均匀分布。冷凝管的顶部焊接在上封头上，底部焊接在罐身下边缘或下封头上。冷凝管的材料选用内衬不锈钢，直径范围为100mm—200mm，冷凝管的竖直部分与罐身外圆周的距离为200mm—300mm。冷凝管底部的拐角应大于或等于90°。为了便于对冷凝管的控制，在每个冷凝管上均安装有蝶阀。在整个装置预热时，蝶阀关闭，冷却装置不工作；当罐体内氢和氧反应时，打开蝶阀，冷却装置开始工作。此时，罐体内的热空气上升，在上封头内累积，从而在罐体内形成压差，使热空气通过冷凝管重新回到罐身底部或下封头内。
有益效果
（1）本发明中的供氢装置通过环形管上表面均匀分布的透气孔向罐体内提供氢气，保证氢气能够均匀扩散，使氢气能够在罐体内均匀分布；同时环形管上透气孔的面积和与进气管道的横截面面积相等，从而可使进气管道与环形管的流通量相同，防止气体在进气管道内堆积。
（2）在本装置中，供氢用的环形管淹没在水中，从而使氢气从水中扩散出来，增加装置的安全性能。
（3）下封头与下封头腔的连接处的不锈钢板能够使从环形管内释放的氢气在罐体内分散的更均匀，从而防止罐体内局部氢气浓度较高，采用该方式供氢危险系数低、能耗低。
（4）本发明中的冷却装置，无需借助外界的冷却介质，也无需较多的人为控制，直接通过罐体内部冷热空气的相互流通来达到冷却效果；结构简单，冷却效果好，无能耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为环形管的俯视图。
其中：1-上封头腔，2-上封头，3-罐身，4-下封头，5-下封头腔，6-环形管，7-配液口，8-排液口，9-冷凝管，10-蝶阀，11-五通管。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供一种用于非能动氢复合器（简称PAR）整机试验系统中的消氢试验装置，如图1所示，采用该试验装置能够模拟在核电站现场PAR的消氢性能，为PAR的安全运行提供有效的参考依据。该装置包括供氢装置、供氧装置、冷却装置和罐体。
罐体由上封头腔1、上封头2、罐身3、下封头4和下封头腔5组成，试验时，PAR固定在罐身3的中间位置。
供氢装置包括环形管6、五通管11、进气管道、氢气罐和汇流排A。其中氢气罐和汇流排A布置在罐体外围，环形管6水平固定在罐体的下封头腔5内。其具体连接关系为：两个以上氢气罐并联在汇流排A上，汇流排A通过进气管道与位于环形管6中心的五通管11连接。所述五通管11包括一个进气口和四个出气口，进气口为五通管11中心线上的竖直通口，出气口为均匀分布在进气口外圆周的水平通口。五通管11的进气口与进气管道贯通，四个出气口分别与环形管6贯通。环形管6的管径为100mm，环形管6的外圆直径为1200mm。环形管6的上表面均匀分布有两个以上透气孔，透气孔的面积和与进气管道的横截面面积相等。在下封头腔5的外圆周加工有配液口7，配液口7的位置高于环形管6上表面，在下封头腔5的底部加工有排液口8。在下封头4与下封头腔5的连接处固接有不锈钢板，不锈钢板的直径等于下封头4与下封头腔5连接处的直径，不锈钢板上均匀分布有两个或两个以上透气孔。
供氧装置包括输气管道、氧气罐和汇流排B。氧气罐和汇流排B布置在罐体外围，两个以上氧气罐并联在汇流排上，汇流排通过输气管道与罐体相贯通，从而为试验装置中的氢氧反应提供所需的氧气。
所述冷却装置包括六个冷凝管，六个冷凝管在罐体的外圆周均匀分布。冷凝管9的顶部焊接在上封头上，底部焊接在罐身下边缘或下封头上。冷凝管9的材料选用内衬不锈钢，直径为100mm，冷凝管9的竖直部分与罐身外圆周的距离为200mm，冷凝管9底部的拐角等于90°。为了便于对冷凝管的控制，在每个冷凝管上均安装有蝶阀10。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种消氢试验装置，其特征在于，包括供氢装置、供氧装置、冷却装置和罐体；
所述罐体由上封头腔(1)、上封头(2)、罐身(3)、下封头(4)和下封头腔(5)组成；
所述供氢装置包括环形管(6)、五通管(11)、进气管道、氢气罐和汇流排A；其中氢气罐和汇流排A布置在罐体外围，环形管(6)水平固定在罐体的下封头腔(5)内；其具体连接关系为：两个或两个以上氢气罐并联在汇流排A上，汇流排A通过进气管道与位于环形管(6)中心的五通管(11)连接；所述五通管(11)包括一个进气口和四个出气口，进气口为五通管(11)中心线上的竖直通口，出气口为均匀分布在进气口外圆周的水平通口；五通管(11)的进气口与进气管道贯通，四个出气口分别与环形管(6)贯通；环形管(6)的上表面均匀分布有两个或两个以上透气孔，在下封头腔(5)的外圆周加工有配液口(7)，在下封头腔(5)的底部加工有排液口(8)；
所述供氧装置包括输气管道、氧气罐和汇流排B；氧气罐和汇流排B布置在罐体外围，两个或两个以上氧气罐并联在汇流排上，汇流排通过输气管道与罐体相贯通；
所述冷却装置包括两个或两个以上冷凝管(9)，冷凝管(9)在罐体的外圆周均匀分布，并与罐体的纵轴线平行；冷凝管(9)的顶部焊接在上封头(2)上，底部焊接在罐身(3)下边缘或下封头(4)上，冷凝管(9)底部弯折的角度大于或等于90°。
2.如权利要求1所述的一种消氢试验装置，其特征在于，所述环形管(6)的管径为100mm—150mm。
3.如权利要求1所述的一种消氢试验装置，其特征在于，所述环形管(6)的外圆直径为1000mm-1500mm。
4.如权利要求1所述的一种消氢试验装置，其特征在于，所述环形管(6)上透气孔的面积和与进气管道的横截面面积相等。
5.如权利要求1所述的一种消氢试验装置，其特征在于，所述配液口(7)的水平高度大于环形管(6)上表面的水平高度。
6.如权利要求1所述的一种消氢试验装置，其特征在于，在下封头(4)与下封头腔(5)的连接处固接有不锈钢板，不锈钢板的直径等于下封头(4)与下封头腔(5)连接处的直径，不锈钢板上均匀分布有两个或两个以上透气孔。
7.如权利要求1所述的一种消氢试验装置，其特征在于，所述冷凝管(9)与罐身(3)外圆周的距离为200mm—300mm。
8.如权利要求1所述的一种消氢试验装置，其特征在于，所述冷凝管(9)的管径为100mm—200mm。
9.如权利要求1所述的一种消氢试验装置，其特征在于，在每个所述冷凝管(9)上均安装有蝶阀(10)。
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