CN1035554A - 防止压力容器热分层的流体分配器 - Google Patents

Abstract

在供水管道中防止热分层的装置。冷水以低速进入充满热水的通道，冷水在其底部循环，并且储存于端部，仅仅在压力最高的分配器的这端排液。未混合的热水处于另一位置，热应力出现在两层分界面之间。根据本发明，在分配管(2)或导管(1)上设置加速上游的水流动的开口(6)和(9)。本发明适于核电站的蒸汽发生器。

Description

本发明涉及一个防止压力容器热分层的流体分配器，热分层是指在所说的分配器中的两层不同温度的非混合液体层之间的热分层。本发明特别适用于核电站的蒸汽发生器的供水装置。

形成核电站热交换器的二次流体的水，在蒸汽发生器中被汽化，蒸汽发生器的壁被一个供给管贯穿，一个沿着蒸汽发生器的筒壁、内部相通的环形分配器和该供水管的一端相接。蒸汽发生器的内部和分配器环的内部借助横穿分配器环壁、且位于其上部母线的分配管相通，较常见的这些管都是弯钩形的，即、环的外侧上这端由一个园弧端相连，该园弧相对于环径向定位。这些管的另一端穿过分配环，由于特定的工序不同，该管端可能一直穿到分配环截面的中心，或者仅仅与该环壁的内表面平齐。如果这个环是由一个装进供给管内的筒形连接件连通的，则特别需要后者与管壁内表面相平齐的结构。

这样的分配器使蒸汽发生器里的均匀水流加速，保证供给水承受限定水流强度的压降，尤其是在蒸汽发生器处于低液面的情况，防止导致水锤现象而造成管子泄漏。

这样的结构防止了这种现象，但是不能防止蒸汽发生器在某种特殊运行条件下可能出现的热分层现象。

在瞬时的或偶然的运行条件下，有可能需要以很低流速的冷水供给蒸汽发生器，以此为基础的冷水的密度高于原先在分配器中流动的热水的密度，该冷水不与后者混合，而在供给管和环的底部循环。由于环外侧的热水对流的结果，再补充的仍是保留在进水管和环的顶部的热水，因此保持高温。同进水管正好相反，那部分环只排出热水，那里再进入两股冷空气流，使其压力增高。在环进口的对面，冷水水位局部上升，直到冷水流至并且充满位于此处的管，然后冷水流入蒸汽发生器，这种现象保持在局部，并且总是有一个两层重叠水层之间的分界面。这个交界面相当于在上述增压水中的超过100℃的热平面。因此，分配环和供水管道的壁在这些相交处承受很高的应力集中，由于在疲劳状态下工作而构成更大的危险。在供给管横穿蒸汽发生器的外壳相交处曾经有过裂缝，并且在此裂缝处焊接。此处的金属已经承受了多个内应力，并且有一个较小的形变范围。

本发明消除了这些缺点，而且构成了促使热水最易于储存的环外侧的水流动的水流，使水流入与供水管道最近的区域。在供给分配环的冷水流处于低流速的运行条件下，本发明可以基本上限制在热水趋于储在状态的区域，由于横穿分配管道而引起的压力损失。于是，在各个管中有更多的平衡流，而使热水全部排出。显然，本发明不仅能应用于装有与环连接的单个供水管道的分配装置，而且能应用于任一个与其等效的装置，该装置在蒸汽发生器里有一个大致水平的导管，该水平导管设有通过它的上部母线横穿数个分配管。

更准确地说，本发明是一个压力容器中的流体分配器，该压力容器有一个贯穿该容器，并且由一个基本水平的、管状分配部分端接的流体供给管道，管状分配部分通过横穿其上部母线的数个管子与容器的内部相通，本发明的特征在于，在分配器外侧，这些管子具有被开口的侧壁。

两个主要的方式可以实现本发明，即，这些管子的壁有透孔，或者上述管子是弯钩形的，切割掉其钩部的下表面。

在本发明的一个重要的实施例中，管子随着远离供给管的方向位置而增加开口高度。

如果在这些管子与供给管之间，在分配部分的上部母线上设置数个孔或切口，也可以实现本发明。

下文针对非限定的实施例和附图详细地阐述本发明，在此示出：

附图1和附图1a    本发明的一种可能的结构。

附图2    本发明的另一种可能的结构。

附图3    表示在一个完整的供水环上实现本发明的一个更概括的总视图。

附图1和附图1a首先以剖面图示出导管1，它是环形的，并且位于蒸汽发生器内，该蒸汽发生器的外壳被一个供水管横穿，供水管给导管1供水。导管1是水平的，并设有数个分配管2，在此仅示出一个分配管，分配管基本垂直，并且经导管1的上部母线横穿其管壁。流入导管1的部分水必然进入分配管2，并且导向蒸汽发生器内部。在此所示的分配管2可以分成三部分，即一个直的中间部分3，与导管1焊接，并且穿透它，始端与导管1的壁的内表面1i平齐，并且延伸到其外表面1e的外侧而进入蒸汽发生器的内部;首端部分4与中间部分3的起始端连接，它延伸于导管1内;末端部分5与中间部分3的另一端相连，位于导管1的外侧，并且呈半园或弯钩形状，相对于导管1的径向定位。

首端部分4，在其端部被斜削，由附图1的侧视图附图1a可以清楚地看到。以箭头Ec表示导管1中的水流方向。斜面结构有可能引导部分水的细流进入分配管2，并且有利于水流在此通过。在所述的结构中，按Ec流的上游取向，斜面的上部约在导管1高度的3/4处，而按Ec流的下游取向，斜面的下部约位于这个高度的1/4处。

显然，这些分配管可以不同的方式构成。特别是可以较大地修改它们的比例，尤其是部分4和5是不受约束的，而且可以完全取消。根据本发明的这个实施例，导管1外侧的分配管2被钻了一个或多个孔口，一个是在中间部分3上的下孔口6，一个在末端或弯钩5上的上孔口7。这些孔的数量和排列可以变化，它们在分配管2的园周上的角度安排是任意的。

下边讨论带有分配管2的分配器的运行情况。在蒸汽发生器正常运行时，热水以高流速在导管1中循环流动。根据箭头E₁所指方向，部分热水流入每个分配管2。供水管的压力足以能使其上升到弯钩5，并且最终通过自由端8而进入蒸汽发生器。当以有限的冷水流供给蒸汽发生器时，情况就完全不同了。冷水一般是低压，但与供水管相对的环的这端除外，在此处储能并且最终获得足够的压力而完全穿过分配管2而流入蒸汽发生器中。位于上流的各部分，压力保持在较低值，它不能使水流过钩弯部5，然而这个压力足以能使热水通过孔口6和7逐渐排出，以致最终冷水充满导管1，并且穿过分配管2，接着以箭头E₂所示方向流过上述相同的孔口6、7。于是管1中的热水和冷水之间的分界面逐渐消除，以致于沿着管壁没有异常的应力集中。

本发明构思的在供给管2上设置弯钩5的另一个实施方案，将在附图2中加以说明。在这个实施例中没有穿孔，而是将钩5的下表面5i（附图1）沿其整个长度切去，即弯钩5的部分的下部是一个开口管。

这个实施例的运行情况与前述的实施例很相似，在正常运行条件下，具有高压的热水由弯钩5的上表面5e引导，并且相对于导管1的横向方向，逐渐使其朝下，最终在钩5的自由端8，热水进蒸汽发生器的存水中。在低流速冷水流动的状况下，水逐渐升高进入中间部分3（如果有一个首端部分4，则先进入此部分），并且最后与中间部分3的顶部平齐，通过钩5下表面的切口部分流出管2。箭头E′₁和E′₂与附图中的E₁和E₂有相同的含意，表示两股不同的水流。

由于沿导管1的分配管2位置的函数变化，分配管2上所有这些孔口的位置是不同的，这一点是有利的。附图3示出了一个完整的供给装置，它包括一个连接于供给管的环形导管10，供给管横穿蒸汽发生器的外壳，并且与其焊接，导管1焊接于供给管10，也可以设置联接器配装入管10。

这样，水进入导管1，并且以两股对称的水流通过环的左边和右边的支路。这些水流依次流入从上游到下游侧的多个分配管2a、2b、2c等等。鉴于前面解释的理由，在低流速的情况下，朝向上流一侧的冷水压力显著地下降，必须促使水流排出管道1，特别是在上流部分，要进一步减小那里由于穿过分配管2的整个长度而产生的压力损失。基于这种原因，在分配管2a、2b、2c等等相应的孔6a、6b、6c等等，在上游的分配管上，孔的高度递减。也可以在最上流的分配管2a和供水管10之间的导管1的上部母线上设孔9。在分配管2具有伸入通道1的首端部4的情况下，这种孔9的结构是必须的，这是由于这种结构不可能阻碍存集于管道上部热水部分排出。

附图3所示的是不具有任何弯钩5的分配管2，如果它们具有弯钩，结果会是一样的，并且能以完全相同的方式实现本发明，但还有区别，其区别可能是如附图2所示的那些带弯钩的分配管，将定位于靠近下游的部分（与供给管正好相对的那部分环）。

本发明一个特定的结构是，2a、2b、2c等分配管装于导管1上的上部母线上，按照这个线的曲线座标的函数变化，以直线的规律，合理地排列6a、6b、6c等等的位置高度。

这样，本发明可能在导管1中得到一个比目前使用的系统好得多的分布的水流和排水。有限流量的冷水，首先通到热水的下面，开始填充导管1和供水管10，由两股非混合的水流水层形成分界面，以基本不变的高度流过导管1的长度，并且逐步升高，直到冷水全部充满各个管道，于是在差别大的两温度层之间没有热分层现象了。

Claims (5)

1、压力容器(11)的流体分配器，包括一个供给管(10)，该供给管用于将流体引入容器，并且端接于一个基本水平的分配部件(1)，该分配部件通过横穿其上部母线的分配管(2)与容器(11)的内部相通，其特征在于，分配管在分配部分的外侧有一个被开口的壁。

2、根据权利要求1所述的压力容器的流体分配器，其特征在于分配管以穿孔（6，7）穿透该管壁。

3、根据权利要求1所述的压力容器的流体分配器，其中的分配管（2）在分配部分的外侧端和一个弯钩（5）连接，其特征在于管2的壁在弯钩的下部表面处有切口。

4、根据权利要求1所述的压力容器的流体分配器，其特征在于，分配管（2）的这些开口的位置，按照远离供给管（10）的方向而增高。

5、根据权利要求1所述的压力容器的流体分配器，其特征在于，分配管（2）和供给管（10）之间，在分配部分的上部母线上，设置开口（9）。