CN103050156B - 金属反射型保温板块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金属反射型保温板块,由保温外盒和反射箔两大部分组成。保温外盒由内壳板、外壳板、支承框架和四周边的密封箔片组成。反射箔为三角形波纹形状,相邻两层反射箔的三角形波纹方向成90°夹角交错叠放在保温外盒内。与现有技术相比,本发明的保温板块具有更好的隔热性能、机械强度和抗震性能,完全满足核电厂反应堆压力容器金属反射型保温层的性能要求,可用于构建核电厂反应堆压力容器的金属反射型保温层系统,也可用于构建核电厂一回路的蒸发器、稳压器、主管道和主泵等主设备的金属反射型保温层系统。

Description

金属反射型保温板块
技术领域
本发明属于核电站一回路主设备和管道的保温设备,具体涉及反应堆压力容器的金属反射型保温层,并可应用于蒸发器、稳压器、主管道和主泵的金属反射型保温层。
背景技术
核电站反应堆压力容器属于高温发热设备,内部一回路冷却剂平均温度一般都在310℃以上,而反应堆堆腔内的平均温度一般要求小于60℃。为了有效地减少反应堆的热损失,减小反应堆压力容器的壁面温差和热应力,同时限制反应堆堆坑混凝土和堆外核测装置所处的环境温度在其要求的限值范围内,必须在反应堆压力容器外壁包覆保温层。
然而,由于核反应堆具有很强的放射性,一般工业管道和容器采用的非金属保温材料(如微孔硅酸钙、超细玻璃棉等)不适用于核电厂反应堆压力容器,其主要原因是非金属保温材料经受长期辐照后会被放射性活化,在拆装时会产生大量的放射性粉尘和固体废物、污染环境、对人体不利、增大放射性管理的费用,保温性能也会有所下降,从而缩短使用寿命。
而且,在核电厂发生失水事故时,非金属保温材料经水浸泡后容易失重流失,堵塞地坑过滤器。
与非金属保温层相比,金属保温层耐辐照,化学稳定性好,不会引起放射性尘埃污染,不会腐蚀被保温设备,清洗方便;模块化结构,装拆方便,使反应堆压力容器设备具有较好的在役检查可达性。
因此,核电厂反应堆压力容器普遍采用金属反射型保温层系统,主体材料为高反射率、高光洁度的双镜面奥氏体不锈钢薄板和奥氏体不锈钢箔材。
如公开号为CN1159062A的中国专利,提供了一种“核反应堆压力容器及管道的金属保温层”,其特征是由保温板块拼接构成,保温板块又是由双面光亮镜面的不锈钢板构成空壳型板块,壳腔内有反射型填充料。
但其板块壳腔完全是由不锈钢板构成,那么相邻两个板块接缝之间的接触则为钢板与钢板的接触,接触面积大,会增大金属接触导热热量的损失,使得两个板块接缝的热量损失增大。而且在该专利中两个相邻板块之间的接缝结构为平接接头,不利于阻止接缝内空气的流通传热。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种具有更好隔热性能、机械强度和抗震性能,满足核电厂反应堆压力容器金属反射型保温层的性能要求的金属反射型保温板块。
本发明的技术方案如下:
金属反射型保温板块,包括保温外盒和反射箔;保温外盒由外壳板、内壳板与支承框架电阻点焊而成;反射箔具有多层,相邻两层成一定角度放置在保温外盒内;其特征在于:所述保温板块内的反射箔为三角形波纹形状,相邻两层反射箔的三角形波纹方向成90°夹角交错叠放;所述保温外盒的支承框架由角钢与支承件电阻点焊而成,在支承框架的四边上内嵌有密封箔片;角钢和支承件与密封箔片电阻点焊连接;外壳板和内壳板与角钢电阻点焊连接。
附加特征:所述保温板块的密封箔片为凹凸小泡波形。
附加特征:所述的保温板块可通过搭接板、梯形角钢和铆钉进行拼接;搭接板电阻点焊在外壳板的棱边上,梯形角钢安装在相邻保温板块之间,通过搭接板用铆钉将相邻保温板块铆接在一起,形成拼接的后保温板块。
附加特征:所述保温板块的梯形角钢上有若干开孔,密封箔片贴在梯形角钢的内侧。
附加特征:所述保温板块的梯形角钢上的开孔可以是圆孔或菱形孔或矩形孔。
附加特征:所述保温板块的反射箔、外壳板、内壳板的表面粗糙度。
本发明的效果在于:由于本发明保温板块的反射箔为三角形波纹形状,相邻两层反射箔的三角形波纹方向成90°夹角交错叠放在保温外盒内,增大了两层反射箔之间的空间辐射热阻,减少了两层反射箔之间的辐射传热量。
而且反射箔交错叠放后,相邻两层反射箔之间的空间被分隔成了若干狭小不规则的空间,能够有效地抑制两层反射箔之间空气的自然对流换热,相邻两层反射箔之间为点接触,接触面积小,金属接触导热传热量少;密封箔片为凹凸小泡波形,由此可减小相邻两金属保温板块接缝之间的金属接触面积,从而减少金属接触导热损失,并将相邻两金属保温板块接缝之间的狭小缝隙分隔得更加不规则,可有效阻止缝隙内的空气自然对流换热损失;梯形角钢上开若干的圆孔或菱形孔或矩形孔,减少了两个保温板块梯形角钢之间的接触面积,同时在梯形角钢的内侧贴一层密封箔片封闭梯形角钢上的开孔,以阻止保温板块内的空气沿侧向的对流传热损失。
相对于现有的金属保温板块,本发明的保温板块具有更好的隔热性能、机械强度和抗震性能,完全满足核电厂反应堆压力容器金属反射型保温层的性能要求,可用于构建核电厂反应堆压力容器的金属反射型保温层系统,也可用于构建核电厂一回路的蒸发器、稳压器、主管道和主泵等主设备的金属反射型保温层系统。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明支承框架的结构示意图。
图3是本发明密封箔片的结构示意图。
图4是图3的侧视图。
图5是本发明反射箔的结构示意图。
图6是图5的侧视图。
图7是本发明梯形角钢的结构示意图。
图8是本发明相邻保温板块的拼接示意图。
图中:1.外壳板;2.角钢;3.密封箔片;4.支承件;5.内壳板;6.反射箔;7.搭接板;8.梯形角钢;9.铆钉。
具体实施方式
如图1所示,本发明的金属反射型保温板块包括保温外盒和反射箔6两大部分。
保温外盒由外壳板1、内壳板5与支承框架电阻点焊而成;支承框架由若干角钢2和支承件4电阻点焊而成;反射箔6有多层,相邻两层反射箔6的三角形波纹方向成90°夹角交错叠放在保温外盒内。
外壳板1采用电阻点焊与支承框架的角钢2连接之后,支承框架、密封箔片3和外壳板1则构成一个一面开口的保温外盒,然后向保温盒内填充一定层数的反射箔6,最后采用电阻点焊或TIG断续焊将内壳板5与支承框架的角钢2连接,构成一个完整的金属保温板块。
外壳板1、内壳板5均采用厚度为0.7mm的304不锈钢薄板制造,表面抛光成镜面,表面粗糙度,以增加内外壳板的表面光洁度,提高表面反射率,更有效的将辐射热反射回去。
支承框架的结构如图2所示,由若干角钢2和支承件4焊接而成。
角钢2和支承件4构成整个保温板块的支撑骨架,其作用是固定保温外盒内的反射箔6,并为整个保温板块提供足够的强度和刚度。
角钢2与支承件4以及角钢与角钢之间均采用电阻点焊连接。
角钢2和支承件4采用厚度0.7mm的304不锈钢薄板制造,材料要求与内、外壳板材料的要求相同。
支承框架对单个金属保温板块的强度和刚度起着重要的作用,同时也是保温板块四周边金属接触导热的主要途径。
支承框架中的支承件4既可以保证框架结构有足够的强度和刚度,又可通过调整支承件4的宽度和间距以减少金属接触导热的途径。
密封箔片3如图3所示,采用厚度0.05mm的304不锈钢箔材制造,压制成凹凸小泡波形,由此可减小相邻两金属保温板块接缝之间的金属接触面积,从而减少金属接触导热损失,并将相邻两金属保温板块接缝之间的狭小缝隙分隔得更加不规则,可有效阻止缝隙内的空气自然对流换热损失。
密封箔片3内嵌在支承框架的四边,并与支承框架的四边角钢2和支承件4紧密贴合,然后用电阻点焊与之连接。密封箔片3封闭支承框架的四边,以阻止金属保温板块内的空气沿平行于反射箔层方向的侧向对流传热损失。
反射箔6是金属保温板块中最关键的元件,直接影响保温板块的隔热性能,反射箔6为三角形波纹形状,其结构如图5所示。
反射箔6具有多层,放在保温外盒内时,相邻两层反射箔6的三角形波纹方向成90°夹角交错叠放。
如此,相邻两层反射箔6之间为点接触,接触面积小,金属接触导热传热量少,而且反射箔6交错叠放后,相邻两层反射箔6之间的空间被分隔成了若干狭小的不规则空间,能够有效地抑制两层反射箔6之间空气的自然对流换热。
反射箔6压制成三角形波纹,两层反射箔6之间的辐射传热角系数理论计算值为0.829,增大了两层反射箔6之间的空间辐射热阻,减少了两层反射箔6之间的辐射传热量。
各层反射箔6之间不采用任何的物理连接,仅只相互接触,并通过内壳板5、外壳板1压实各层反射箔6。
反射箔6采用0.05mm的不锈钢箔材制造,表面粗糙度,不允许有明显擦伤、褶皱。
单个金属保温板块的外形可以根据被保温设备的外形做成弧形、平板形或管道形状。
相邻保温板块之间可通过搭接板7、梯形角钢8和铆钉9进行拼接。为了减少相邻保温板块之间接缝的泄热损失,在单个金属保温板块的拼接处采用厚度0.7mm的梯形角钢8连接;为减少拼接处的金属直接接触导热损失,梯形角钢8上开若干圆孔或菱形孔或矩形孔,减少相邻保温板块与梯形角钢8之间的接触面积,同时在梯形角钢8的内侧贴一层密封箔片3,封闭梯形角钢8上的开孔,以阻止保温板块内的空气沿侧向的对流传热损失。
梯形角钢8厚度0.7mm,其结构如图7所示。
相邻保温板块之间的拼接是在外壳板1的棱边上电阻点焊一条厚度0.7mm的304不锈钢钢条搭接板7,梯形角钢8安装在相邻保温板块之间,通过搭接板7用铆钉9将相邻保温板块铆接在一起,形成拼接的后保温板块,其拼接结构如图8所示。
对本发明的金属反射型保温板块进行传热性能和抗地震性能试验:
1.单个金属保温板块
对单个金属保温板块进行传热性能测试,在热面温度为300℃,冷面温度为60℃时(冷热面平均温度180℃),导热系数为0.0470W/m.K;在热面温度为350℃,冷面温度为65℃时(冷热面平均温度207.5℃),导热系数为0.0542W/m.K。现有的英国Darchem公司金属保温板块产品在冷热面平均温度为177.1℃时,导热系数为0.0504W/m.K,在冷热面平均温度为212.5℃时,导热系数为0.0570W/m.K。
2.两个拼接的金属保温板块对两个金属保温板块拼接在一起进行传热性能测试,在热面温度为300℃,冷面温度为60℃时(冷热面平均温度180℃),导热系数为0.0610W/m.K;在热面温度为350℃,冷面温度为65℃时(冷热面平均温度207.5℃),导热系数为0.0631W/m.K。
现有的英国Darchem公司带接头的金属保温板块产品在冷热面平均温度为152.7℃时,导热系数为0.0937W/m.K,在冷热面平均温度为213.5℃时,导热系数为0.115W/m.K。
美国Transco公司带接头的金属保温板块产品在冷热面平均温度为148.8℃时,导热系数为0.06881W/m.K,在冷热面平均温度为214.2℃时,导热系数为0.09477W/m.K。
3.三个金属保温板块拼接对三个金属保温板块拼接、组成一个典型的带“T”型拼缝的金属保温板块组件,在三维地震模拟试验台上进行抗地震试验,组件重心位置X、Y、Z三个方向加速度分别达到5.94g、4.16g、6.44g。
单个金属保温板块的结构以及板块与板块之间的拼缝结构均未产生任何变形和损坏。
从上述试验看出:本发明的金属保温板块结构的隔热性能比现有的技术更好,完全能够满足核电厂反应堆压力容器金属反射型保温层系统的保温性能和抗地震要求。

Claims (1)

1.金属反射型保温板块,包括保温外盒和反射箔(6);保温外盒由外壳板(1)、内壳板(5)与支承框架电阻点焊而成;反射箔(6)具有多层,相邻的两层成一定角度放置在保温外盒内;其特征在于:
所述保温板块内的反射箔(6)为三角形波纹形状,相邻两层反射箔(6)的三角形波纹方向成90°夹角交错叠放在保温外盒内,增大了两层反射箔之间的空间辐射热阻,减少了两层反射箔之间的辐射传热量;而且反射箔交错叠放后,相邻两层反射箔之间的空间被分隔成了若干狭小不规则的空间,能够有效地抑制两层反射箔之间空气的自然对流换热,相邻两层反射箔之间为点接触,接触面积小,金属接触导热传热量少;
所述保温外盒的支承框架,由角钢(2)与支承件(4)电阻点焊而成;在支承框架的四边上内嵌有密封箔片(3);角钢(2)和支承件(4)与密封箔片(3)电阻点焊连接;外壳板(1)和内壳板(5)与角钢(2)电阻点焊连接;
所述保温板块的密封箔片(3)为凹凸小泡波形,可减小相邻金
属保温板块接缝之间的金属接触面积,减少金属接触导热损失,并将相邻两金属保温板块接缝之间的狭小缝隙分隔得更加不规则,有效地阻止了缝隙内的空气自然对流换热损失;
所述保温板块可通过搭接板(7)、梯形角钢(8)和铆钉(9)进行拼接;搭接板(7)电阻点焊在外壳板(1)的棱边上,梯形角钢(8)安装在相邻保温板块之间,通过搭接板(7)用铆钉(9)将相邻保温板块铆接在一起,形成拼接的后保温板块;
所述保温板块的梯形角钢(8)上开有若干开孔,减少了两个保温板块梯形角钢之间的接触面积,同时在梯形角钢(8)的内侧贴一层密封箔片(3)封闭梯形角钢(8)上的开孔,以阻止保温板块内的空气沿侧向对流传热损失。
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