CN111750724A - 一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，该装置包括蓄水筒(1)和脉冲水流调节结构，所述的蓄水筒(1)通过脉冲水流调节结构设于待冷却降温的高温壁面前方，所述的脉冲水流调节结构向高温壁面上提供非连续浇淋的脉冲水流；该装置用于对高温壁面进行冷却降温，冷却降温时，向高温壁面上浇淋脉冲水流。与现有技术相比，本发明能采用脉冲水流浇淋高温壁面，能提高水膜蒸发换热占比，在同等换热需求下，将有效降低所需要总的水膜流量，减小冷却水储存水箱的容积。

Description

一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置
技术领域
本发明涉及水流冷却降温技术领域，尤其是涉及一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置。
背景技术
在压水堆核电厂反应堆发生冷却剂流失事故或主蒸汽管道破裂事故时，内层安全壳内水蒸气含量迅速增加，导致内部压力和温度大幅度升高。在压力和温度升至冷却水储存水箱底部的隔离阀开启的整定值后，冷却水在重力作用下从处于安全壳顶部的冷却水储存水箱中流出，流过水膜分配装置，并在安全壳外壁面形成均匀分配的降水膜流动，其中水膜流速由冷却水储存水箱的液位控制。水膜在沿安全壳外壁面流动过程中，通过和水膜表面空气流的对流作用，发生大量的表面蒸发换热，同时水膜温度延流动方向持续增加上升发生单相对流换热，这两种主导的换热模式将安全壳内聚集的热量带走，使安全壳内温度与压力维持在安全水平。
由于水膜的蒸发换热效率强于其单相对流换热效率，所以在同等换热需求下，提升水膜蒸发换热热量在总换热热量中的占比，将有效降低所需要总的水膜流量，减小冷却水储存水箱的容积，因此亟需设计一种能够提高水膜蒸发换热占比的水流调节装置。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够提高水膜蒸发换热占比的用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，该装置包括蓄水筒，还包括脉冲水流调节结构，所述的蓄水筒通过脉冲水流调节结构设于待冷却降温的高温壁面前方，所述的脉冲水流调节结构向高温壁面上提供非连续浇淋的脉冲水流；
该装置用于对高温壁面进行冷却降温，冷却降温时，向高温壁面上浇淋脉冲水流。
优选地，所述的脉冲水流调节结构包括底座，所述的蓄水筒前端开口形成放水口，所述的蓄水筒两侧对称设有安装节点，所述的蓄水筒通过安装节点可翻转式安装在底座上，所述的底座上设有用于限制蓄水筒逆时针翻转角度和瞬时针翻转角度的第一限位件和第二限位件；
初始状态下蓄水筒内为空，所述的蓄水筒的整体重心位于安装节点后方远离放水口位置处，蓄水桶逆时针翻转直至第一限位件处，放水口朝上，水流从放水口流入蓄水桶后，蓄水桶的整体重心向靠近放水口方向移动，蓄水桶顺时针翻转直至第二限位件处，水流留出，蓄水桶翻转至初始状态。
优选地，该装置还包括引流结构，所述的引流结构固定在底座上并位于蓄水筒的放水口下方位置。
优选地，所述的底座包括两个对称的三角支架，所述的三角支架顶部分别设有用于安装所述的安装节点的装配槽，所述的安装节点与所述的装配槽旋转连接。
优选地，所述的第一限位件和第二限位件平行设置且两端分别与两个三角支架连接，第一限位件和第二限位件均位于蓄水筒下方，第一限位件靠近蓄水筒后端，第二限位件靠近蓄水筒前端。
优选地，所述的第一限位件在垂直方向的安装高度低于第二限位件在垂直方向的安装高度。
优选地，所述的第一限位件和第二限位件均为杆状。
优选地，所述的放水口为倾斜切口。
优选地，所述的放水口底部设有向下弯曲的弧状导流缘。
优选地，所述的引流结构包括支撑架和引流板，所述的引流板为圆弧槽状，其槽口向上并位于蓄水筒的放水口下方位置，所述的引流板一端通过所述的支撑架固定在底座上，另一端形成垂向引流缘。
优选地，所述的引流结构用于待冷却降温的高温壁面为竖直壁面工况下使用，所述的垂向引流缘贴近待冷却降温的高温壁面。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置提供了一种脉冲水冷降温方式，提高水膜蒸发换热占比，在同等换热需求下，将有效降低所需要总的水膜流量，减小冷却水储存水箱的容积；
(2)本发明脉冲水流调节结构通过蓄水桶的翻转实现脉冲式水流，持续水流改为脉冲式水流，当水膜流量为0时，待冷却壁面表面温度会短暂升高，之后水流流下将热量带走，再然后水流停止，周而复始，这种模式下，较高的壁面温度会提升水膜的温度，从而导致更高的水膜蒸发率，实现提高水膜蒸发换热占比的目的，进而在同等换热需求下，将有效降低所需要总的水膜流量，减小冷却水储存水箱的容积，结构可靠，方便实施；
(3)本发明通过蓄水筒的重力作用实现自动翻转，无需动力驱动，实现节能；
(4)本发明放水口底部设有弧状导流缘，有效防止水流飞溅而导致浪费；
(5)本发明设置引流结构用于垂直壁面工况，引流板使水保持贴壁的状态，保证下方壁面始终有水膜覆盖，提高冷却效果。
附图说明
图1为本发明蓄水桶的结构示意图；
图2为本发明底座的结构示意图；
图3为本发明蓄水桶与底座的安装示意图；
图4为本发明非能动脉冲式水流调节装置的运行状态示意图；
图5为本发明引流结构的结构示意图；
图6为本发明引流结构与底座的安装示意图；
图7为本发明竖直壁面工况下的非能动脉冲式水流调节装置的安装示意图。
图中，1为蓄水筒，2为底座，3为放水口，4为安装节点，5为第一限位件，6为第二限位件，7为装配槽，8为弧状导流缘，9为支撑架，10为引流板，11为竖直壁面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例1
如图1～图3所示，一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，该装置包括蓄水筒1和脉冲水流调节结构，蓄水筒1通过脉冲水流调节结构设于待冷却降温的高温壁面前方，脉冲水流调节结构向高温壁面上提供非连续浇淋的脉冲水流；该装置用于对高温壁面进行冷却降温，冷却降温时，向高温壁面上浇淋脉冲水流。本发明用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置在水膜分配装置每个排水口下分内别布置1个，可将持续水流调节为脉冲式水流。该装置提供了一种脉冲水冷降温方式，提高水膜蒸发换热占比，在同等换热需求下，将有效降低所需要总的水膜流量，减小冷却水储存水箱的容积。
其中，脉冲水流调节结构包括底座2，蓄水筒1前端开口形成放水口3，蓄水筒1两侧对称设有安装节点4，蓄水筒1通过安装节点4可翻转式安装在底座2上，底座2上设有用于限制蓄水筒1逆时针翻转角度和瞬时针翻转角度的第一限位件5和第二限位件6。
具体地，在本实施例中底座2包括两个对称的三角支架，三角支架顶部分别设有用于安装上述安装节点4的装配槽7，安装节点4与装配槽7旋转连接。
第一限位件5和第二限位件6平行设置且两端分别与两个三角支架连接，第一限位件5和第二限位件6均位于蓄水筒1下方，第一限位件5靠近蓄水筒1后端，第二限位件6靠近蓄水筒1前端。第一限位件5在垂直方向的安装高度低于第二限位件6在垂直方向的安装高度，第一限位件5和第二限位件6均为杆状。
本实施例中蓄水筒1为长方体状，其一端密闭，另一端开口形成放水口3，放水口3为倾斜切口，本实施例中放水口3为矩形斜切口，从而整个蓄水桶呈直角梯形状，放水口3底部设有向下弯曲的弧状导流缘8，弧状导流缘8能有效防止水流飞溅而导致浪费。
如图4所示，本发明非能动脉冲式水流调节装置的运行过程具体为：
1、初始状态下蓄水筒1内为空，蓄水筒1的整体重心位于安装节点4后方远离放水口3位置处，蓄水桶逆时针翻转直至第一限位件5处，放水口3朝上；
2、水流从放水口3流入蓄水桶，在蓄水过程中，蓄水桶的整体重心向靠近放水口3方向移动；
3、当蓄水桶的整体重心移动至安装节点4前方靠近放水口3位置处时，蓄水筒1在重力作用下顺时针翻转直至第二限位件6处，水流留出；
4、当水流流出之后，蓄水桶的整体重心再次发生移动，蓄水桶翻转至初始状态。
该水流调节装置通过蓄水桶的翻转实现脉冲式水流，持续水流改为脉冲式水流，当水膜流量为0时，待冷却壁面表面温度会短暂升高，之后水流流下将热量带走，再然后水流停止，周而复始，这种模式下，较高的壁面温度会提升水膜的温度，从而导致更高的水膜蒸发率，实现提高水膜蒸发换热占比的目的，进而在同等换热需求下，将有效降低所需要总的水膜流量，减小冷却水储存水箱的容积。该实施例中水流调节装置更适用于非垂直壁面，即使因锈蚀、震动等极端情况导致蓄水筒1卡死无法动作时，蓄水筒1中水满后水流可持续从放水口3流下，由于壁面为非垂直壁面，水流会沿壁面流动，不会直接掉落，从而不影响冷却。
实施例2
如图5～图7所示，在实施例1的基础上，本实施例中用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置还包括引流结构，引流结构固定在底座2上并位于蓄水筒1的放水口3下方位置。引流结构包括支撑架9和引流板10，引流板10为圆弧槽状，其槽口向上并位于蓄水筒1的放水口3下方位置，引流板10一端通过支撑架9固定在底座2上，另一端形成垂向引流缘。该实施例装置更加适用于竖直壁面工况下使用，使用时垂向引流缘贴近竖直壁面11，引流板10使水保持贴壁的状态，如果因锈蚀、震动等极端情况导致蓄水筒1卡死无法动作时，蓄水筒1中水满后水流可持续从放水口3流下，引流板10使水保持贴壁的状态，保证下方壁面始终有水膜覆盖，避免水流直接掉落从而脱板，保证装置的可靠运行。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，该装置包括蓄水筒(1)，其特征在于，该装置还包括脉冲水流调节结构，所述的蓄水筒(1)通过脉冲水流调节结构设于待冷却降温的高温壁面前方，所述的脉冲水流调节结构向高温壁面上提供非连续浇淋的脉冲水流；
该装置用于对高温壁面进行冷却降温，冷却降温时，向高温壁面上浇淋脉冲水流。
2.根据权利要求1所述的一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，其特征在于，所述的脉冲水流调节结构包括底座(2)，所述的蓄水筒(1)前端开口形成放水口(3)，所述的蓄水筒(1)两侧对称设有安装节点(4)，所述的蓄水筒(1)通过安装节点(4)可翻转式安装在底座(2)上，所述的底座(2)上设有用于限制蓄水筒(1)逆时针翻转角度和瞬时针翻转角度的第一限位件(5)和第二限位件(6)；
初始状态下蓄水筒(1)内为空，所述的蓄水筒(1)的整体重心位于安装节点(4)后方远离放水口(3)位置处，蓄水桶逆时针翻转直至第一限位件(5)处，放水口(3)朝上，水流从放水口(3)流入蓄水桶后，蓄水桶的整体重心向靠近放水口(3)方向移动，蓄水桶顺时针翻转直至第二限位件(6)处，水流留出，蓄水桶翻转至初始状态。
3.根据权利要求2所述的一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，其特征在于，该装置还包括引流结构，所述的引流结构固定在底座(2)上并位于蓄水筒(1)的放水口(3)下方位置。
4.根据权利要求1所述的一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，其特征在于，所述的底座(2)包括两个对称的三角支架，所述的三角支架顶部分别设有用于安装所述的安装节点(4)的装配槽(7)，所述的安装节点(4)与所述的装配槽(7)旋转连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，其特征在于，所述的第一限位件(5)和第二限位件(6)平行设置且两端分别与两个三角支架连接，第一限位件(5)和第二限位件(6)均位于蓄水筒(1)下方，第一限位件(5)靠近蓄水筒(1)后端，第二限位件(6)靠近蓄水筒(1)前端。
6.根据权利要求5所述的一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，其特征在于，所述的第一限位件(5)在垂直方向的安装高度低于第二限位件(6)在垂直方向的安装高度，所述的第一限位件(5)和第二限位件(6)均为杆状。
7.根据权利要求1所述的一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，其特征在于，所述的放水口(3)为倾斜切口。
8.根据权利要求7所述的一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，其特征在于，所述的放水口(3)底部设有向下弯曲的弧状导流缘(8)。
9.根据权利要求3所述的一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，其特征在于，所述的引流结构包括支撑架(9)和引流板(10)，所述的引流板(10)为圆弧槽状，其槽口向上并位于蓄水筒(1)的放水口(3)下方位置，所述的引流板(10)一端通过所述的支撑架(9)固定在底座(2)上，另一端形成垂向引流缘。
10.根据权利要求9所述的一种用于水流冷却降温的非能动脉冲式水流调节装置，其特征在于，所述的引流结构用于待冷却降温的高温壁面为竖直壁面工况下使用，所述的垂向引流缘贴近待冷却降温的高温壁面。
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