CN113916393A - 热电偶护管及快堆中间热交换器 - Google Patents

Abstract

提供一种热电偶护管及快堆中间热交换器。热电偶护管包括：热电偶导管，热电偶导管的内部设有用于容纳热电偶的第一空腔结构；热电偶套管，热电偶套管套设于热电偶导管外，热电偶套管与热电偶导管之间形成第二空腔结构，热电偶套管上设有连通孔，第二空腔结构通过连通孔与外界环境连通；以及限位销，限位销的至少一部分设置于第二空腔结构内，限位销的一端与热电偶套管的内壁连接，另一端与热电偶导管的外壁连接。快堆中间热交换器包括：中间热交换器支承；以及热电偶护管。通过所述热电偶护管，使得在冷却剂钠液的冲击作用下，所述热电偶导管的固有频率可与冷却剂流体漩涡脱落的固有频率避开，避免发生流致振动。

Description

热电偶护管及快堆中间热交换器

技术领域

本公开涉及反应堆技术领域，尤其涉及一种热电偶护管及快堆中间热交换器。

背景技术

在快堆中间热交换器支承上设置有热电偶护管。将热电偶安装于热电偶护管内，用来测量中间热交换器入口、出口的钠温。热电偶护管一般为细长管结构，其在反应堆中长期运行时，容易被冷却剂钠液冲击发生流致振动。

发明内容

在一个方面，提供一种热电偶护管，包括：热电偶导管，所述热电偶导管的内部设有用于容纳热电偶的第一空腔结构；热电偶套管，所述热电偶套管套设于所述热电偶导管外，所述热电偶套管与所述热电偶导管之间形成第二空腔结构，所述热电偶套管上设有连通孔，所述第二空腔结构通过所述连通孔与外界环境连通；以及限位销，所述限位销的至少一部分设置于所述第二空腔结构内，所述限位销的一端与所述热电偶套管的内壁连接，另一端与所述热电偶导管的外壁连接。

在另一方面，提供一种快堆中间热交换器，包括：中间热交换器支承；以及上述的热电偶护管，所述热电偶护管固定在所述中间热交换器支承上。

附图说明

通过下文中参照附图对本公开所作的描述，本公开的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本公开有全面的理解。

图1是根据本公开实施例的热电偶护管的整体结构示意图，其中示意性示出了热电偶护管的内部剖视结构。

图2是根据本公开实施例的热电偶护管的俯视截面示意图，其中示意性示出了限位销与热电偶套管和热电偶导管的连接结构。

图3是根据本公开另一实施例的热电偶护管的俯视截面示意图，其中示意性示出了限位销与热电偶套管和热电偶导管的连接结构。

图4是图1中A部分的放大结构图。

图5是图1中B部分的放大结构图。

图6是根据本公开实施例的快堆中间热交换器的结构示意图，其中示意性示出了热电偶护管在快堆中间热交换器上的安装位置。

图7是图6中C部分的放大结构图。

图8是根据本公开实施例的快堆中间热交换器与热电偶护管的安装截面示意图。

图中，1、热电偶护管；11、热电偶导管；111、第一空腔结构；112、测温段；113、测温槽；114、夹持段；12、热电偶套管；121、第二空腔结构；122、连通孔；123、固定件；13、限位销；2、中间热交换器支承；3、卡子。

需要注意的是，为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，结构或区域的尺寸可能被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本领域普通技术人员所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

在本文中，除非另有特别说明，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等方向性术语用于表示基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开，而不是指示或暗示所指的装置、元件或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作。需要理解的是，当被描述对象的绝对位置改变后，则它们表示的相对位置关系也可能相应地改变。因此，这些方向性术语不能理解为对本公开的限制。

本公开的实施例提供一种热电偶护管及包括该热电偶护管的快堆中间热交换器。所述热电偶护管1包括：热电偶导管11，所述热电偶导管11的内部设有用于容纳热电偶的第一空腔结构111；热电偶套管12，所述热电偶套管12套设于所述热电偶导管11外，所述热电偶套管12与所述热电偶导管11之间形成第二空腔结构121，所述热电偶套管12上设有连通孔122，所述第二空腔结构121通过所述连通孔122与外界环境连通；以及限位销13，所述限位销13的至少一部分设置于所述第二空腔结构121内，所述限位销13的一端与所述热电偶套管12的内壁连接，另一端与所述热电偶导管11的外壁连接。在所述限位销13的作用下，使得所述热电偶导管11与所述热电偶套管12之间产生缝隙，即，所述热电偶套管12的内壁与所述热电偶导管11的外壁之间形成第二空腔结构121。本公开实施例的热电偶护管1用于快堆测温时，尤其是用钠液作为冷却剂的快堆，冷却剂钠液可以通过所述连通孔122进入所述第二空腔结构121内。并且，进入所述第二空腔结构121的冷却剂钠液会与所述热电偶导管11直接接触，不会影响安装所述热电偶导管11内的热电偶的测温精度。

通过上述热电偶护管1结构，当所述热电偶护管1位于冷却剂钠液中时，由于与冷却剂钠液直接接触的是所述热电偶套管12，而所述热电偶导管11设置在所述热电偶套管12内。因此，在快堆反应器内，冷却剂钠液在流动过程中对所述热电偶护管1的冲击不会直接传递到所述热电偶导管11上，而是直接传递到所述热电偶套管12上。这样，在冷却剂钠液的冲击力作用下，该冲击力会被所述热电偶套管12阻挡削弱一部分，可以减少冷却剂钠液的流致振动对所述热电偶导管11内热电偶的温度测量精度的影响。

需说明的是，本公开实施例中不对所述连通孔122的数量及形状等构造进行具体限定，只要所述连通孔122满足能连通所述热电偶套管12的内、外环境，使得所述热电偶套管12外的冷却剂钠液可以通过所述连通孔122进入所述第二空腔结构121内即可。应理解的是，所述热电偶套管12的内部环境是指所述第二空腔结构121内，所述热电偶套管12的外部环境是指所述热电偶套管12所处的反应堆内冷却剂钠液环境。

另外，为方便描述，本文中均以冷却剂钠液为例，将冷却剂钠液作为热电偶护管1的测温环境。但不应理解为冷却剂钠液是本公开实施例的热电偶护管1能应用的唯一环境，本公开实施例的热电偶护管1可以应用在基于本领域技术人员常规认知的任意测温环境中。

图1是根据本公开实施例的热电偶护管1的整体结构示意图，其中示意性示出了热电偶护管1的内部剖视结构。图2是根据本公开实施例的热电偶护管1的俯视截面示意图，其中示意性示出了限位销13与热电偶套管12和热电偶导管11的连接结构。图3是根据本公开另一实施例的热电偶护管1的俯视截面示意图，其中示意性示出了限位销13与热电偶套管12和热电偶导管11的连接结构。图4是图1中A部分的放大结构图。图5是图1中B部分的放大结构图。

如图1至图5所示，根据本公开实施例的热电偶护管1包括的限位销13的数量为至少两个。所述至少两个限位销13位于所述第二空腔结构121内，且所述至少两个限位销13沿所述热电偶导管11外壁的周向设置。上述结构使得在任意位置处，所述热电偶导管11的外壁与所述热电偶套管12的内壁不发生接触。

需说明，上述“任意位置”可以理解为所述热电偶导管11的外壁的任意位置处，也可理解为所述热电偶套管12的内壁的任意位置处。在该“任意位置”处，所述热电偶导管11的外壁与所述热电偶套管12的内壁之间存在间隙，且该“任意位置”处的间隙是组成所述第二空腔结构121的一部分。

通过所述限位销13的结构设计，当所述热电偶套管12被冷却剂钠液冲击发生振动时，由于所述热电偶套管12与所述热电偶导管11不发生直接接触，可以避免所述热电偶套管12将来自于冷却剂钠液的冲击力直接传递到所述热电偶导管11上。这样能够减少振动对所述热电偶导管11的影响，从而减少振动对所述热电偶导管11内热电偶的测温过程的干扰。

在一些示例性的实施例中，所述热电偶导管11和所述热电偶套管12均为圆管，且所述热电偶套管12的内径大于所述热电偶导管11的外径。即所述热电偶套管12为外层管，所述热电偶导管11为内层管，外层管用于保护内层管。上述“圆管”表示所述热电偶导管11和所述热电偶套管12的横截面均为圆形。

进一步的，在所述热电偶导管11的任意径向方向上，所述热电偶导管11的外壁与所述热电偶套管12的内壁之间的距离均相等。这样，当所述热电偶套管12受测温环境中的冷却剂钠液冲击产生振动时，该振动会经由所述第二空腔结构121中的冷却剂钠液均匀传递至所述热电偶导管11的外壁，能够削弱振动对所述热电偶导管11内热电偶的影响。并且，圆管结构的受热更均匀，能够进一步避免影响热电偶的温度测量精准度。

参照图2和图3，在一些示例性的实施例中，所述第二空腔结构121内设有三个限位销13，所述三个限位销13均匀分布在所述热电偶导管11外。通过所述三个限位销13即能将所述热电偶套管12与所述热电偶导管11分隔开，完成对所述热电偶导管11的安装，而且能保证所述热电偶导管11安装稳固，提高所述热电偶护管1结构刚度。

进一步的，所述三个限位销13设置在垂直于所述热电偶导管11的轴线的同一个平面上，即所述三个限位销13设置在同一水平面上。所述三个限位销13在该同一水平面上的三个方向对所述热电偶导管11进行支承，能够进一步增加所述热电偶导管11与所述热电偶套管12之间连接的稳定性。

在一些示例性的实施例中，所述热电偶导管11的一端为用于安装所述热电偶的开口端，所述热电偶导管11的另一端为封闭端。所述开口端用于安装和固定热电偶，所述封闭端与所述热电偶导管11的侧壁形成第一空腔结构111。参照图1，所述热电偶导管11的上端为开口端，所述热电偶导管11的下端为封闭端。安装热电偶时，将热电偶通过开口端插入到所述热电偶导管11中的所述第一空腔结构111内，所述第一空腔结构111可以避免热电偶与冷却剂钠液直接接触，用于保护热电偶。

在一些示例性的实施例中，所述封闭端包括测温段112。参照图4，所述测温段112即位于所述热电偶导管11最底端的部分，该部分也是所述热电偶导管11与热电偶配合测温的测点位置。所述测温段112的内部设有能与热电偶的测温电极的形状对应的测温槽113，该测温槽113是所述第一空腔结构111的一部分。当热电偶安装在所述第一空腔结构111内后，热电偶的测温电极能够与所述测温槽113的周边贴合紧密。这样冷却剂钠液的热量会直接透过所述测温槽113的壁(即所述热电偶导管11的壁)传递至测温电极，可以提高温度测量的精度，并减小测量惰性。

进一步的，参照图4，本公开实施例中所述测温段112的内径小于所述测温段112以上的所述热电偶导管11的内径，该设计使得所述测温段112内的测温槽113可以与直径更小的测温电极贴合。

需说明，上述表述“所述测温段112以上的所述热电偶导管11”是以图4中结构的方位作为参考，该表述仅仅是为了便于理解本公开实施例的方案，而不应理解为是对本公开实施例进行的限定。

在一些示例性的实施例中，所述热电偶套管12靠近所述封闭端的一端设有固定件123。所述固定件123的一侧与所述热电偶套管12密封连接(也可与所述热电偶套管12为一体式结构)，所述固定件123的另一侧与所述热电偶导管11的外壁密封连接，使得所述热电偶套管12的内壁与所述固定件123和所述热电偶导管11的外壁之间形成第二空腔结构121。也就是说，所述热电偶套管12外的冷却剂钠液只能通过所述连通孔122进入所述第二空腔结构121内，即，所述热电偶套管12内外的冷却剂钠液只通过所述连通孔122连通。

相较于所述热电偶套管12内外的冷却剂钠液存在多处导通的情况，上述设计方式可以在最大程度上减少冷却剂钠液对所述热电偶导管11的直接冲击，避免所述热电偶导管11产生流致振动。

需说明，上述表述“多处导通”表示所述热电偶套管12上有多处连通所述热电偶套管12内外冷却剂钠液的间隙。例如，不设置所述固定件123时，此时所述热电偶套管12的下端与所述热电偶导管11之间存在间隙。当所述热电偶套管12外的冷却剂钠液冲击所述热电偶套管12时，该冷却剂钠液可以直接通过所述热电偶套管12下端的间隙进入所述第二空腔结构121内，并对所述热电偶导管11进行冲击，容易导致流致振动。

进一步的，所述测温段112伸出至所述热电偶套管12外。参照图4，在所述热电偶套管12的轴向方向上，所述测温段112的位置超出了所述热电偶套管12的端部位置。这样，所述测温段112能够与测温环境中的冷却剂钠液直接接触，使得所述测温段112内的测温电极快速准确地测量钠液温度。

在一些示例性的实施例中，所述限位销13的一端与所述热电偶套管12的内壁固定连接，所述限位销13的另一端与所述热电偶导管11的外壁相抵。这样既能保证所述热电偶导管11连接稳固，同时也便于将所述热电偶导管11安装在所述热电偶套管12内。需说明的是，所述限位销13与所述热电偶套管12之间的固定连接方式可以为本领域常规固定方式，例如，所述限位销13可以与所述热电偶套管12焊接。

可选的，所述限位销13与所述热电偶套管12也可以是非固定连接方式，例如，限位销13的两端分别与所述热电偶导管11和所述热电偶套管12抵接，只要能保证使得所述热电偶导管11与所述热电偶套管12之间连接稳固即可。

可选的，所述限位销13的两端也可分别与所述热电偶套管12的内壁和所述热电偶导管11的外壁固定连接。此时所述限位销13不仅可以在水平方向上对所述热电偶导管11进行限位，也可以在垂直方向上对所述热电偶导管11进行限位。

进一步参照图2，在一些示例性的实施例中，所述限位销13与所述热电偶导管11相抵的一端的抵接端面为平面。通过设置在所述热电偶导管11四周的限位销13，可以从所述热电偶导管11的周边向所述热电偶导管11施加均匀的夹持力，保证所述热电偶导管11固定稳固。

进一步参照图3，在一些示例性的实施例中，所述限位销13与所述热电偶导管11相抵的一端的抵接端面为弧形面。并且，该弧形面的弧度与所述热电偶导管11的外周弧度相同，使得该弧形面可以与所述热电偶导管11的外壁紧密贴合。通过该具有弧形面结构的限位销13，可以使得所述热电偶导管11与所述热电偶套管12之间不会发生相对移动，避免出现由于二者连接不稳固造成振动，从而影响温度测量精度的情况。

在本公开实施例中，所述热电偶导管11包括夹持段114，所述夹持段114被设计为使得：当热电偶安装在所述第一空腔结构111内后，热电偶的外壁与所述夹持段114的周边贴合。参照图5，在所述夹持段114处，所述热电偶导管11的内径较小，这样可使得所述夹持段114处的所述热电偶导管11的内壁更容易与热电偶的外壁贴近，便于夹持固定热电偶，提高安装稳定性，有效避免发生振动。

图6是根据本公开实施例的快堆中间热交换器的结构示意图，其中示意性示出了热电偶护管在快堆中间热交换器上的安装位置。图7是图6中C部分的放大结构图。图8是根据本公开实施例的快堆中间热交换器与热电偶护管的安装截面示意图。

如图6至图8所示，本公开的实施例还提供一种包括上述热电偶护管1的快堆中间热交换器。该快堆中间热交换器包括：中间热交换器支承2；以及上述的热电偶护管1，所述热电偶护管1包括热电偶套管12、热电偶导管11以及限位销13。所述热电偶护管1固定在快堆中间热交换器的底端，具体的，所述热电偶护管1固定在所述中间热交换器支承2的内壁上，所述热电偶护管1内安装有热电偶，用于测量快堆中间热交换器的入口、出口的钠温。

由于所述热电偶导管11内形成可以容纳热电偶的第一空腔结构111，所述热电偶导管11与所述热电偶套管12之间形成用于容纳冷却剂钠液的第二空腔结构121。即，所述热电偶导管11还用于隔绝反应堆内外环境，并且所述热电偶导管11与反应堆形成一次冷却剂的包容边界，可以防止冷却剂泄露同时隔绝反应堆辐射。

需要说明的是，图6至图8示出的是用于快堆的情形，但是，在本领域技术人员可以实现的前提下，所述热电偶护管1也可用于其他类型反应堆的中间热交换器。

可选的，所述快堆中间热交换器还包括卡子3，所述卡子3环绕在所述热电偶套管12外，且所述卡子3的两端与所述中间热交换器支承2的内壁固定连接。在所述热电偶护管1外侧，通过若干卡子3将所述热电偶护管1固定在所述中间热交换器支承2上，作为所述热电偶护管1与所述中间热交换器支承2之间的支承点。参照图2和图3，在所述热电偶套管12与所述热电偶导管11之间，由若干限位销13，作为所述热电偶套管12与所述热电偶导管11之间的支承点。以此内、外支承点，可以提高所述热电偶护管1的刚度，从而提高所述热电偶护管1整体的固有频率，防止该固有频率与所述热电偶护管1外侧有横向的流体流过时产生的漩涡脱落固有频率接近，从而避免发生流致振动。

进一步参照图8，所述卡子3呈“U”形，所述卡子3的两端与所述中间热交换器支承2的内壁焊接，且焊接处平滑过渡，可以尽量减少冷却钠液对所述热电偶护管1的冲击。需说明的是，本公开实施例中，所述热电偶护管1通过该“U”形卡子3固定在所述中间热交换器支承2上。但是，本公开实施例中的卡子3的形状不局限于此，所述卡子3的构造和尺寸也可以为其他形式，只要能将所述热电偶护管1固定在所述中间热交换器支承2上即可。

根据本公开实施例的所述热电偶护管1和所述快堆中间热交换器具有以下技术效果中的至少一个方面：

(1)在反应堆气体置换、气体加热、满功率允许等工况下，通过所述热电偶护管1中的所述热电偶导管11，可与反应堆形成一次冷却剂的包容边界，能够防止冷却剂泄露并且隔绝核辐射。

(2)所述热电偶导管11可容纳测温热电偶，并且所述热电偶导管11的测点位置的内径更小，热电偶安装在所述热电偶导管11内后，热电偶的测温电极能与热电偶导管11的测点位置的内壁接触贴合，可以提高测温热电偶的测量精度。

(3)所述热电偶护管1在内、外支承点的固定下，使得在反应堆钠液冲击作用下，所述热电偶护管1整体的固有频率可与冷却剂钠液的流体漩涡脱落固有频率避开，可避免发生流致振动。

虽然根据本公开总体技术构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本公开总体技术构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (13)

1.一种热电偶护管，其特征在于，包括：

热电偶导管，所述热电偶导管的内部设有用于容纳热电偶的第一空腔结构；

热电偶套管，所述热电偶套管套设于所述热电偶导管外，所述热电偶套管与所述热电偶导管之间形成第二空腔结构，所述热电偶套管上设有连通孔，所述第二空腔结构通过所述连通孔与外界环境连通；以及

限位销，所述限位销的至少一部分设置于所述第二空腔结构内，所述限位销的一端与所述热电偶套管的内壁连接，另一端与所述热电偶导管的外壁连接。

2.根据权利要求1所述的热电偶护管，其特征在于，所述第二空腔结构内设有至少两个限位销，所述至少两个限位销沿所述热电偶导管的周向设置，使得所述热电偶导管的外壁与所述热电偶套管的内壁不发生接触。

3.根据权利要求2所述的热电偶护管，其特征在于，所述热电偶导管和所述热电偶套管均为圆管，且在所述热电偶导管的任意径向方向上，所述热电偶导管的外壁与所述热电偶套管的内壁之间的距离均相等。

4.根据权利要求3所述的热电偶护管，其特征在于，所述第二空腔结构内设有三个限位销，所述三个限位销均匀分布在所述热电偶导管外，并且所述三个限位销设置在垂直于所述热电偶导管轴向的同一个平面上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的热电偶护管，其特征在于，所述热电偶导管的一端为用于安装所述热电偶的开口端，所述热电偶导管的另一端为封闭端。

6.根据权利要求5所述的热电偶护管，其特征在于，所述封闭端包括测温段，所述测温段内设有测温槽，所述测温槽被设计为使得：当所述热电偶安装在所述第一空腔结构内后，所述热电偶的测温电极与所述测温槽的周边贴合。

7.根据权利要求6所述的热电偶护管，其特征在于，所述热电偶套管靠近所述封闭端的一端设有固定件，所述固定件与所述热电偶导管的外壁密封连接，所述第二空腔结构形成于所述热电偶套管的内壁与所述固定件和所述热电偶导管的外壁之间，所述测温段伸出至所述热电偶套管外。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的热电偶护管，其特征在于，所述热电偶导管包括夹持段，所述夹持段被设计为使得：当所述热电偶安装在所述第一空腔结构内后，所述热电偶的外壁与所述夹持段的周边贴合。

9.根据权利要求1-4、6和7中任一项所述的热电偶护管，其特征在于，所述限位销的一端与所述热电偶套管的内壁固定连接，所述限位销的另一端与所述热电偶导管的外壁相抵。

10.根据权利要求9所述的热电偶护管，其特征在于，所述限位销与所述热电偶导管相抵的一端的端面为平面。

11.根据权利要求9所述的热电偶护管，其特征在于，所述限位销与所述热电偶导管相抵的一端的端面为弧形面，且该弧形面与所述热电偶导管的外壁贴合。

12.一种快堆中间热交换器，其特征在于，包括：

中间热交换器支承；以及

权利要求1-11中任一项所述的热电偶护管，所述热电偶护管固定在所述中间热交换器支承上。

13.根据权利要求12所述的快堆中间热交换器，其特征在于，还包括卡子，所述卡子环绕在所述热电偶套管外，且所述卡子的两端与所述中间热交换器支承固定连接。

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