CN110504039B - 一种抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置，包括由冷却水舱上分体和冷却水舱下分体构成的冷却水舱，冷却水舱上分体设于冷却水舱下分体的上部，冷却水舱上分体的顶部设置有与大气环境连通的排汽口；冷却水舱上分体的底部与冷却水舱下分体的顶部通过若干间隔布置的过流口连通；冷却水舱上分体的底部两侧连接有回流管道，回流管道向冷却水舱下分体的方向延伸且与冷却水舱下分体的内底部连通；非能动余热排出冷却器设于冷却水舱下分体的内部且其淹没于冷却水舱下分体内的冷却水中。本发明的有益效果为：本发明避免了因摇摆等海洋环境导致的冷却水舱内液体晃荡使非能动余热排出冷却器裸露，有利于非能动余热排出系统的稳定运行。

Description

一种抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置
技术领域
本发明涉及浮动核动力平台专设安全设施技术领域，具体涉及一种抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置。
背景技术
浮动核动力平台设于海上，受海洋环境的影响，浮动核动力平台外部保障条件有限。因此，在核动力系统专设安全设施设计时，应尽可能考虑采用无需外界动力即可投入使用的非能动安全技术，提高安全性与可靠性。
AP1000、APR1400、华龙一号等先进核电技术均采用传统的非能动余热排出方法，即将换热器或冷却器布置于大容积水池内，利用水池内储存水沸腾蒸发排出堆芯衰变的热量。然而，在不同型号非能动余热排出系统研究设计过程中发现，非能动余热排出系统运行时，水池内部冷却水温度分布不均匀，会出现热分层现象，影响非能动余热排出系统的运行效率及稳定性；并且当这种传统的非能动余热排出方法应用于浮动核动力平台时，由于自由液面较大，在海洋环境下平台摇摆等运动易导致水池液面发生晃荡，在水池低液位时可能使换热器裸露，难以保证非能动余热排出系统的稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置，解决现有技术中冷却水舱内部冷却水温度分布不均匀，冷水舱低液位时液面晃荡易使换热器裸露等问题。
本发明采用的技术方案为：一种抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置，包括由冷却水舱上分体和冷却水舱下分体构成的冷却水舱，冷却水舱上分体设于冷却水舱下分体的上部，冷却水舱上分体的顶部设置有与大气环境连通的排汽口；冷却水舱上分体的底部与冷却水舱下分体的顶部通过若干间隔布置的过流口连通；冷却水舱上分体的底部两侧连接有回流管道，回流管道向冷却水舱下分体的方向延伸且与冷却水舱下分体的内底部连通；非能动余热排出冷却器设于冷却水舱下分体的内部且其淹没于冷却水舱下分体内的冷却水中，非能动余热排出冷却器的热源入口和非能动余热排出冷却器的热源出口均分别与非能动余热排出系统管路连通。
按上述方案，在冷却水舱上分体内沿横向/纵向设置若干水平隔板，沿竖向设置若干竖直隔板，水平隔板和竖直隔板将冷却水舱上分体分隔为多个腔体，相邻两个腔体之间通过设于水平隔板或竖直隔板上的通孔连通。
按上述方案，所述冷却水舱上分体内设若干竖直的多孔管，多孔管包括两端开口的管体，管体的下端口与过流口相连，管体的上端口与冷却水舱上分体的内上部连通。
按上述方案，所述管体沿高度方向开设多个孔组，每个孔组由多个沿环向均匀间隔开设的过流孔组成。
按上述方案，多孔管依次穿过水平隔板。
按上述方案，所述非能动余热排出冷却器为冷却盘管，其热源入口穿过冷却水舱下分体上侧壁后与非能动余热排出系统管路连通，热源出口穿过冷却水舱下分体下侧壁后与非能动余热排出系统管路连通。
本发明的有益效果为：
1、本发明所述冷却水舱采用上下分体设计，减小了冷却水舱下分体的容积，非能动余热排出冷却器布置于冷却水舱下分体内，在同样水装量的条件下，增加冷却水舱的高度，可延长非能动余热排出冷却器的淹没时长，能有效避免因摇摆等海洋环境导致的冷却水舱内液体晃荡使非能动余热排出冷却器裸露，有利于非能动余热排出系统的稳定运行，提高了热阱装置的海洋环境适应性。
2、本发明设计多孔管构成冷却水的上升段流道，设计回流管道构成冷却水的下降段流道，冷却水通过上升段流动和下降段流道建立内部循环流动，强化了冷却水舱内冷热水的自然循环及冷热水的混合，降低了冷却水舱内的温度梯度，促使冷却水舱内部温度分布均匀；同时，下降段流道可使冷却水舱上分体内的冷却水及时补充进入冷却水舱下分体内淹没换热器。
3、本发明中设计多孔管，自冷却水舱下分体进入的温度升高的热水通过多孔管上的过流孔在冷却水舱上分体内混合，可抑制冷却水舱上分体内冷却水的热分层现象，提升了冷却能力的持续性，确保非能动余热排出系统稳定高效运行。
4、本发明在冷却水舱上分体内设开有通孔的隔板，将冷却水舱上分体分隔为多个腔体，减小表面积-高度比的数值，抑制了自由液面晃荡现象。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
其中，1—冷却水舱上分体，2—冷却水舱下分体，3—非能动余热排出冷却器，4—多孔管，5—回流管道，6—竖直隔板，7—热源入口，8—热源出口，9—排汽口,10、水平隔板。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1和图2所示的一种抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置，包括由冷却水舱上分体1和冷却水舱下分体2构成的冷却水舱，冷却水舱上分体1设于冷却水舱下分体2的上部，冷却水舱上分体1的顶部设置有与大气环境连通的排汽口9；冷却水舱上分体1的底部与冷却水舱下分体2的顶部通过若干间隔布置的过流口连通(可均匀间隔设置)；冷却水舱上分体1的底部两侧连接有回流管道5，回流管道5向冷却水舱下分体2的方向延伸且与冷却水舱下分体2的内底部连通；非能动余热排出冷却器3设于冷却水舱下分体2的内部且其淹没于冷却水舱下分体2内的冷却水中，非能动余热排出冷却器3的热源入口7和非能动余热排出冷却器3的热源出口8均分别与非能动余热排出系统管路连通。本发明中，冷却水舱下分体2内充满冷却水。
本发明中，在冷却水舱上分体1内沿横向/纵向设置若干竖直隔板6，沿高度方向设置若干水平隔板10，水平隔板10和竖直隔板6将冷却水舱上分体1分隔为多个腔体，相邻两个腔体之间通过设于水平隔板10或竖直隔板6上的通孔连通。
本发明中，所述冷却水舱上分体1内设若干竖直的多孔管4，多孔管4包括两端开口的管体，管体的下端口与过流口相连，管体的上端口与冷却水舱上分体1的内上部连通；所述管体沿高度方向开设多个孔组，每个孔组由多个沿环向均匀间隔开设的过流孔组成。
本发明中，多孔管4依次穿过水平隔板10，具体地，多孔管4穿过设于水平隔板10上的通孔。
本发明中，所述非能动余热排出冷却器3为冷却盘管，其热源入口7穿过冷却水舱下分体2上侧壁后与非能动余热排出系统管路连通，热源出口8穿过冷却水舱下分体2下侧壁后与非能动余热排出系统管路连通。
在初始状态，冷却水舱下分体2内充满冷却水，冷却水舱上分体1充一部分冷却水，非能动余热排出冷却器3淹没于冷却水舱下分体2的冷却水中。当非能动余热排出系统投入运行后，非能动余热排出系统管路内的流体(热源)通过非能动余热排出冷却器3的热源入口7进入非能动余热排出冷却器3，与冷却水舱下分体2内的冷却水换热后降温，温度降低后的流体通过非能动余热排出冷却器3的热源出口8回流至非能动余热排出系统管路内，开始下一次循环。冷却水舱下分体2的冷却水吸收热量温度升高，温度升高后的热水通过多孔管4的过流孔进入冷却水舱上分体1内，并通过隔板上的通孔与冷却水舱上分体1各腔体内的冷水混合。冷却水舱上分体1内的冷水经由隔板的通孔，通过回流通道流入冷却水舱下分体2中，继续冷却非能动余热排出冷却器3。当冷却水舱内的水达到整体沸腾状态后，产生的蒸汽通过冷却水舱上分体1顶部的排汽口9排向大气环境。尽管海洋环境可能引起系统处于倾斜、摇摆等状态，冷却水舱下分体2内设置有带开孔的隔板，而冷却水舱下分体2始终处于满水状态，可以有效抑制海洋条件引起的液面晃荡等现象对系统运行的影响。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置，其特征在于，包括由冷却水舱上分体和冷却水舱下分体构成的冷却水舱，冷却水舱上分体设于冷却水舱下分体的上部，冷却水舱上分体的顶部设置有与大气环境连通的排汽口；冷却水舱上分体的底部与冷却水舱下分体的顶部通过若干间隔布置的过流口连通；冷却水舱上分体的底部两侧连接有回流管道，回流管道向冷却水舱下分体的方向延伸且与冷却水舱下分体的内底部连通；非能动余热排出冷却器设于冷却水舱下分体的内部且其淹没于冷却水舱下分体内的冷却水中，非能动余热排出冷却器的热源入口和非能动余热排出冷却器的热源出口均分别与非能动余热排出系统管路连通；在冷却水舱上分体内沿横向或纵向设置若干水平隔板，沿竖向设置若干竖直隔板，水平隔板和竖直隔板将冷却水舱上分体分隔为多个腔体，相邻两个腔体之间通过设于水平隔板或竖直隔板上的通孔连通；所述冷却水舱上分体内设若干竖直的多孔管，多孔管包括两端开口的管体，管体的下端口与过流口相连，管体的上端口与冷却水舱上分体的内上部连通。
2.如权利要求1所述的抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置，其特征在于，所述管体沿高度方向开设多个孔组，每个孔组由多个沿环向均匀间隔开设的过流孔组成。
3.如权利要求2所述的抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置，其特征在于，多孔管依次穿过水平隔板。
4.如权利要求1所述的抑制海洋环境影响的非能动余热排出热阱装置，其特征在于，所述非能动余热排出冷却器为冷却盘管，其热源入口穿过冷却水舱下分体上侧壁后与非能动余热排出系统管路连通，热源出口穿过冷却水舱下分体下侧壁后与非能动余热排出系统管路连通。
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