CN110600143B - 一种棒束稳固定位的入口流道组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种棒束稳固定位的入口流道组件，包括用于与中间流道相连的入口流道、局部位于入口流道内的棒束，还包括与入口流道连通的进口接管、位于入口流道内的内部套筒，所述棒束的一端伸入至内部套筒内，且内部套筒表面设置若干通孔；在内部套筒的轴线方向上，所有通孔均与进口接管错开。本发明的目的在于提供一种棒束稳固定位的入口流道组件，以解决现有技术中流体进入入口流道冲刷棒束导致其变形、移位的问题，实现使流体以均匀的速度进入中间流道，避免冲刷棒束导致其变形、移位，提高棒束燃料组件流场分布特性实验的精确性目的。
Description
技术领域
本发明涉及核燃料组件可视化领域，具体涉及一种棒束稳固定位的入口流道组件。
背景技术
在核电站中，反应堆内核燃料棒表面的散热对反应堆的工作效率和安全特性都很重要。反应堆的燃料棒有很多定位格架，定位格架上的叶片可对流体进行有效的搅动，在棒束通道的横向截面上产生二次流，二次流可有效提高棒束通道内的传热系数。在压水堆燃料组件里，棒束通道内的流场非常复杂，尤其是定位格架下游的流场。而棒束通道内的流场分布会有效地影响棒束通道的散热性能，进而影响反应堆的工作效率和安全特性。因而研究棒束组件内的流场分布，进而优化核燃料棒设计，对提高反应堆棒束燃料组件的传热能力和安全性能有重要意义。
获得棒束组件内的流场分布多采用可视化手段，要求棒束通道的流道选用有机玻璃或是聚碳酸酯等透明的非金属材料，棒束组件也是选用FEP等折射率与水非常接近的材料。FEP管是一种材质较软的透明管材，不能通过焊接的形式固定在流道里，因此当流体入口流速较大时，会冲击管束，造成软管变形和位移，影响实验测量的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种棒束稳固定位的入口流道组件，以解决现有技术中流体进入入口流道冲刷棒束导致其变形、移位的问题，实现使流体以均匀的速度进入中间流道，避免冲刷棒束导致其变形、移位，提高棒束燃料组件流场分布特性实验的精确性目的。
本发明通过下述技术方案实现：
一种棒束稳固定位的入口流道组件，包括用于与中间流道相连的入口流道、局部位于入口流道内的棒束，还包括与入口流道连通的进口接管、位于入口流道内的内部套筒，所述棒束的一端伸入至内部套筒内，且内部套筒表面设置若干通孔；在内部套筒的轴线方向上，所有通孔均与进口接管错开。
针对现有技术中流体进入入口流道冲刷棒束导致其变形、移位的问题，本发明提出一种棒束稳固定位的入口流道组件，入口流道用于与中间流道相连，中间流道内的棒束的一端即可插入至入口流道内。流体从进口接管进入本组件中。内部套筒包覆在所有棒束外，使得所有棒束的一端均伸入至内部套筒内，内部套筒首先从外围为各棒束提供抗物理冲击的保护。内部套筒表面设置有若干通孔，且在内部套筒的轴线方向上，所有通孔均与进口接管错开，即是在内部套筒的轴线方向上，每个通孔都不与进口接管相对，从而使得从进口接管中流入入口流道内的流体，不会直接冲击各通孔，因此流体无法从进口接管流出后就直接通过通孔进入入口流道内，流体必须要沿着入口流道与内部套筒之间的间隙流动一段距离，直至到达通孔所在位置，才能够进入内部套筒中与棒束接触，因此能够解决现有技术中棒束被大流量流体冲刷导致的变形或位移，可以使流体均匀地流向中间流道，能够保证完成棒束燃料组件的流场分布特性实验，并且有效提高实验的精确性。
所述内部套筒固定连接在入口流道的内壁，内部套筒的外壁与入口流道的内壁之间具有环空。通过该环空确保流体从进口接管流出后能够在入口流道内流动，此流动过程不会与棒束进行任何接触，直至到达通孔处再进入内部套筒中。
内部套筒靠近中间流道的一端设置环形隔板，所述环形隔板与内部套筒一体成型，内部套筒与入口流道之间通过环形隔板固定连接；所述环形隔板封堵所述环空。通过环形隔板的封隔，使得流体从进口接管流出进入入口流道后，只能够朝着远离中间流道的方向流动，避免流体直接进入中间流道中冲刷棒束。
在内部套筒的轴线方向上，所有通孔均与所述棒束错开。即是在内部套筒的轴线方向上，每个通孔均不与棒束相对，也就是每个通孔沿径向的投影均不会与棒束重叠，这种设置能够使得流体从通孔进入内部套筒后，依然无法直接冲刷棒束，流体需在内部套筒内沿轴线流动一段距离后才能够到达棒束所在区域，此时流体的流动方向与棒束轴向相同，流体能够均匀、平缓的流向中间流道。
所有通孔均位于进口接管与入口流道的连接处的下方。对于反应堆的棒束燃料组件而言，都是竖直设置的，因此通孔位于进口接管与入口流道的连接处的下方，使得流体进入入口流道后能够在重力作用下向下流动后进入通孔，从而减少流体对入口流道的内壁面、内部套筒的外避免的冲刷，进一步提高本申请的工作稳定性、降低棒束燃料组件流场分布特性实验的外界干扰。
沿内部套筒的轴线方向设置有若干组通孔组，每组通孔组均包括若干个沿内部套筒周向环形均布的通孔。提高流体进入内部套筒的均匀性，确保流体稳定、均匀的流向中间流道。
所述入口流道的两端分别连接流道连接法兰、密封法兰，所述流道连接法兰用于连接中间流道，所述棒束穿过流道连接法兰。密封法兰用于密封入口流道的底端。
所述进口接管远离入口流道的一端连接入口法兰。入口法兰用于与外部管路进行连接，从而确保流体稳定进入进口接管内。
所述进口接管的轴线与入口流道的轴线相互垂直，且进口接管的内径小于入口流道的内径。
所述内部套筒沿轴线方向的两端均敞口，且内部套筒的轴线与入口流道的轴线共线。使得流体除了从通孔中进入内部套筒外，还能够从内部套筒的底端进入内部套筒中，提高流体的流动效率。从内部套筒底端进入的流体，同样需要在内部套筒内流动一段距离后才能够达到棒束所在区域，能够保证流动方向与棒束轴向相同，流体能够均匀、平缓的流向中间流道。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明一种棒束稳固定位的入口流道组件，能够解决现有技术中棒束被大流量流体冲刷导致的变形或位移，可以使流体均匀地流向中间流道，能够保证完成棒束燃料组件的流场分布特性实验，并且有效提高实验的精确性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明具体实施例的结构示意图；
图2为图1中A-A剖面的示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-流道连接法兰，2-入口流道，3-内部套筒，4-通孔，5-密封法兰，6-螺栓，7-棒束，8-进口接管，9-入口法兰，10-环形隔板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1与图2所示的一种棒束稳固定位的入口流道组件，包括用于与中间流道相连的入口流道2、局部位于入口流道2内的棒束7，还包括与入口流道2连通的进口接管8、位于入口流道2内的内部套筒3，所述棒束7的一端伸入至内部套筒3内，且内部套筒3表面设置若干通孔4；在内部套筒3的轴线方向上，所有通孔4均与进口接管8错开。其中图1中箭头表示流体流动路径。
进一步的，进口接管、入口流道和内部套筒都是圆柱体结构。内部套筒与入口流道以焊接的形式连接在一起。
进一步的，内部套筒上包括若干通孔，且通孔位置低于进口接管，进口接管的直径小于入口流道的直径。
进一步的，棒束包括若干透明的FEP管或者有机玻璃管。
棒束入口流道组件包括进口接管、入口流道和内部套筒，进口接管与入口流道焊接在一起，流体可以从进口接管进入，再流入入口流道，通过内部套筒上的通孔进入内部套筒，冲刷棒束后，再流入中间通道。
本实施例中流体从进口接管进入本组件中。内部套筒包覆在所有棒束外，使得所有棒束的一端均伸入至内部套筒内，内部套筒首先从外围为各棒束提供抗物理冲击的保护。内部套筒表面设置有若干通孔，且在内部套筒的轴线方向上，所有通孔均与进口接管错开，即是在内部套筒的轴线方向上，每个通孔都不与进口接管相对，从而使得从进口接管中流入入口流道内的流体，不会直接冲击各通孔，因此流体无法从进口接管流出后就直接通过通孔进入入口流道内，流体必须要沿着入口流道与内部套筒之间的间隙流动一段距离，直至到达通孔所在位置，才能够进入内部套筒中与棒束接触，因此能够解决现有技术中棒束被大流量流体冲刷导致的变形或位移，可以使流体均匀地流向中间流道，能够保证完成棒束燃料组件的流场分布特性实验，并且有效提高实验的精确性。
实施例2：
如图1与图2所示的一种棒束稳固定位的入口流道组件，流体通过进口接管8进入入口流道2，进口接管8和入口流道2都是圆柱结构，通过焊接方式连通，其中进口接管8的截面直径小于入口流道2的截面直径。流体接着通过内部套筒3上的通孔4流入内部套筒3。流体流经棒束7后从内部套筒3流出至流道连接法兰1，并进入上方的中间流道。
入口流道2与流道连接法兰1焊接在一起，流道连接法兰1另一端与中间流道通过螺栓6连接。入口流道2的另一端与端部密封法兰5焊接在一起，端部密封法兰5通过螺栓6与配套法兰连接，实现绝缘密封功能。进口接管8与入口流道2焊接在一起。
棒束元件棒7优选为与水折射率很相近的FEP管。
套筒呈圆柱体结构，内部套筒3上通孔4的径向布置如图2所示，同一个高度上有6个通孔4。通孔4均布置在进口接管8下方，不同高度方向上共有4排。套筒的端部也开口，这样流体通过重力作用向下流动后可进入通孔4，减少对入口流道2壁面的冲刷。
优选的，内部套筒3靠近中间流道的一端设置环形隔板10，所述环形隔板10与内部套筒3一体成型，内部套筒3与入口流道2之间通过环形隔板10固定连接；所述环形隔板10封堵内部套筒3与入口流道2之间的环空。
本发明是基于堆芯棒束燃料组件流场分布特性测试的需要，研发出来的一种新型的棒束入口流道组件。此入口流道组件能够实现FEP管或有机玻璃管等透明非金属棒稳定地安装在通道内部，并且保证流体以均匀速度流入中间流道，进而可以更好地研究通道内的流场分布特性，获得各种运动参数对棒束通道内流动和流场分布特性的影响。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种棒束稳固定位的入口流道组件，包括用于与中间流道相连的入口流道(2)、局部位于入口流道(2)内的棒束(7)，所述棒束(7)应用于反应堆燃料组件，其特征在于，还包括与入口流道(2)连通的进口接管(8)、位于入口流道(2)内的内部套筒(3)，所述棒束(7)的一端伸入至内部套筒(3)内，且内部套筒(3)表面设置若干通孔(4)；在内部套筒(3)的轴线方向上，所有通孔(4)均与进口接管(8)错开；
进口接管、入口流道和内部套筒都是圆柱体结构；
棒束包括若干透明的FEP管或者有机玻璃管；
在内部套筒(3)的轴线方向上，所有通孔(4)均与所述棒束(7)错开；
所有通孔(4)均位于进口接管(8)与入口流道(2)的连接处的下方。
2.根据权利要求1所述的一种棒束稳固定位的入口流道组件，其特征在于，所述内部套筒(3)固定连接在入口流道(2)的内壁，内部套筒(3)的外壁与入口流道(2)的内壁之间具有环空。
3.根据权利要求2所述的一种棒束稳固定位的入口流道组件，其特征在于，内部套筒(3)靠近中间流道的一端设置环形隔板(10)，所述环形隔板(10)与内部套筒(3)一体成型，内部套筒(3)与入口流道(2)之间通过环形隔板(10)固定连接；所述环形隔板(10)封堵所述环空。
4.根据权利要求1所述的一种棒束稳固定位的入口流道组件，其特征在于，沿内部套筒(3)的轴线方向设置有若干组通孔组，每组通孔组均包括若干个沿内部套筒(3)周向环形均布的通孔(4)。
5.根据权利要求1所述的一种棒束稳固定位的入口流道组件，其特征在于，所述入口流道(2)的两端分别连接流道连接法兰(1)、密封法兰(5)，所述流道连接法兰(1)用于连接中间流道，所述棒束(7)穿过流道连接法兰(1)。
6.根据权利要求1所述的一种棒束稳固定位的入口流道组件，其特征在于，所述进口接管(8)远离入口流道(2)的一端连接入口法兰(9)。
7.根据权利要求1所述的一种棒束稳固定位的入口流道组件，其特征在于，所述进口接管(8)的轴线与入口流道(2)的轴线相互垂直，且进口接管(8)的内径小于入口流道(2)的内径。
8.根据权利要求1所述的一种棒束稳固定位的入口流道组件，其特征在于，所述内部套筒(3)沿轴线方向的两端均敞口，且内部套筒(3)的轴线与入口流道(2)的轴线共线。
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| CN109675476A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-26 | 西安交通大学 | 一种竖直棒束通道底部进口两相泡状流搅混装置及方法 |
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