CN114267461B - 板状燃料组件强化换热装置 - Google Patents

板状燃料组件强化换热装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114267461B
CN114267461B CN202111597946.7A CN202111597946A CN114267461B CN 114267461 B CN114267461 B CN 114267461B CN 202111597946 A CN202111597946 A CN 202111597946A CN 114267461 B CN114267461 B CN 114267461B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchange
plate
triangular
plates
winglets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111597946.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114267461A (zh
Inventor
巫英伟
陆志成
向烽瑞
武俊梅
田文喜
苏光辉
秋穗正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202111597946.7A priority Critical patent/CN114267461B/zh
Publication of CN114267461A publication Critical patent/CN114267461A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114267461B publication Critical patent/CN114267461B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本发明一种板状燃料组件强化换热装置，包括在板状燃料组件入口处的相邻的核燃料板之间夹有若干冲有多个换热板三角形小翼和换热板三角形小孔的强化换热板以及冲有多个侧板三角形小翼和侧板三角形小孔的板状燃料组件两侧的换热侧板，换热板三角形小翼布置在强化换热板的两侧，同侧的相邻两个构成一对换热板三角形小翼；侧板三角形小翼位于换热侧板的内侧；换热板三角形小翼和侧板三角形小翼是产生纵向涡的涡发生器，换热侧板和强化换热板垂直于燃料板布置，将冷却剂流道分割成多个并行通道，且换热板三角形小孔，实现并行通道之间的搅浑，侧板三角形小孔增加板状燃料组件之间的冷却剂搅浑，达到增强流动换热的目的。

Description

板状燃料组件强化换热装置
技术领域
本发明属于板状燃料组件设计领域，具体涉及一种核反应堆板状燃料组件强化换热装置。
背景技术
板状燃料组件是由若干块弥散体燃料板组成的核反应堆组件，燃料板为夹心饼干式设计，内部为燃料，外部为合金包壳，用轧制法制成，最后用滚压法将燃料板组装成板状燃料组件，燃料板之间平行放置形成冷却剂流道。相比于传统的棒状燃料组件，板状燃料组件具有更大的表面积—体积比，增大了单位堆芯体积内的传热面积，因此具有更高的换热效率。同时，堆芯的结构也更加的紧凑，可大幅提高堆芯的功率体积比，能够在较小的堆芯体积内，实现更大的功率输出。板状燃料组件主要应用于各类研究堆及船动力装置中，组件的内部结构是经过一段供冷却剂充分发展的方腔后有数量不同的互相平行的矩形板，这种矩形燃料板使得冷却剂的流道也是狭窄的矩形通道，各个冷却剂流道之间没有连通，因此没有冷却剂在相邻冷却剂通道间的横向交混流动。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种板状燃料组件强化换热装置，达到增强流动换热的目的。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种板状燃料组件强化换热装置，包括在板状燃料组件入口处的相邻的核燃料板2之间夹有若干冲有多个换热板三角形小翼4和换热板三角形小孔7的强化换热板3以及冲有多个侧板三角形小翼5和侧板三角形小孔的板状燃料组件两侧的换热侧板1，换热板三角形小翼4布置在强化换热板3的两侧，同侧的相邻两个构成一对换热板三角形小翼；侧板三角形小翼5位于换热侧板1的内侧；换热板三角形小翼4和侧板三角形小翼5是产生纵向涡的涡发生器，换热侧板1和强化换热板3垂直于燃料板布置，将冷却剂流道分割成多个并行通道，且强化换热板3上带有冲出换热板三角形小孔7，实现并行通道之间的搅浑，侧板三角形小孔增加板状燃料组件之间的冷却剂搅浑，达到增强流动换热的目的。
所述换热板三角形小翼4的冲角α为30°～60°，厚度相同，为1mm～3mm。
所述换热侧板1上的侧板三角形小翼5是由换热侧板1冲出，因此厚度和换热侧板厚度相同，侧板三角形小翼5的冲角α为30°～60°。
第一对换热板三角形小翼布置在沿冷却剂流动方向靠近通道入口处1cm～2cm的强化换热板3一侧表面位置，第二对换热板三角形小翼布置在沿冷却剂流动方向靠近通道入口处1cm～2cm的强化换热板3另一侧表面位置，布置的数量根据情况进行调整。
所述强化换热板3是通过钎焊的方式焊接在核燃料板2上。
所述强化换热板3的长度为20mm-50mm。
在本发明由于在板状燃料组件冷却剂通道入口处增加了冲有三角形小翼的强化换热板，三角形小翼是产生纵向涡的涡发生器，纵向涡相比于横向涡不仅可以改善涡发生器附近的场协同性，同时也改善了其下游广阔区域的场协同性，纵向涡的扰动会持续到下游更广阔的区域，这是因为纵向涡不仅改变了主流速度的分布，而且减小了速度和温度梯度之间的夹角，所以将纵向涡发生器应用于板状燃料组件可以强化整体换热。采用三角形小翼的原因是，相比于其他形状的涡发生器，对流体流动的形状阻力较小。同时在强化换热板的侧面都冲有涡发生器可以达到充分利用空间的目的，一个强化换热板可以对相邻两个冷却剂流道产生影响。侧板三角形小孔也可以增加板状燃料组件之间的冷却剂搅浑，从而达到增强流动换热的目的，避免形成闭式通道，提高燃料组件的安全性。本发明可以用于多用途的研究堆及船动力装置中，加强堆芯内部的流动换热特性。
附图说明
图1为板状燃料组件及强化换热装置的结构示意图；
图2为强化换热板的放大图；
图3为强化换热板的局部放大图。
图中，1-侧板；2-核燃料板；3-强化换热板；4-换热板三角形小翼；5-侧板三角形小翼；6-换热板三角形小孔；A-沿冷却剂流动方向的第一对换热板三角形小翼；B-沿冷却剂流动方向的第二对换热板三角形小翼；α为冲角。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明一种板状燃料组件强化换热装置，一种板状燃料组件强化换热装置，包括在板状燃料组件入口处的相邻的核燃料板2之间夹有若干冲有多个换热板三角形小翼4和换热板三角形小孔7的强化换热板3以及冲有多个侧板三角形小翼5和侧板三角形小孔的板状燃料组件两侧的换热侧板1，强化换热板3是对一块金属板进行三角形冲加工，贯穿板形成换热板三角形小翼4和换热板三角形小孔7，一方面保证了换热板三角形小翼4的牢固；另一方面会产生换热板三角形小孔7。其中冲是指用冲压式压力机和模具对材料施加外力，使之产生塑性形变，从而获得所需形状和尺寸的工件的成形加工方法。换热板三角形小翼4布置在强化换热板3的两侧，同侧的相邻两个构成一对换热板三角形小翼；侧板三角形小翼5位于换热侧板1的内侧；换热板三角形小翼4和侧板三角形小翼5是产生纵向涡的涡发生器，换热侧板1和强化换热板3垂直于燃料板布置，将冷却剂流道分割成多个并行通道，且强化换热板3上带有冲出换热板三角形小孔7，实现并行通道之间的搅浑，侧板三角形小孔增加板状燃料组件之间的冷却剂搅浑，达到增强流动换热的目的。
作为本发明的优选实施方式，所述换热板三角形小翼4的冲角α为30°～60°，如30°、35°、45°、50°、55°、60°；厚度相同，为1mm～3mm，如1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm。在本实施例中，换热板三角形小翼4的冲角为45°，厚度为1mm。
作为本发明的优选实施方式，所述换热侧板1上的侧板三角形小翼5是由换热侧板1冲出，因此厚度和换热侧板厚度相同，侧板三角形小翼5的冲角α为30°～60°。
如图2所示，作为本发明的优选实施方式，第一对换热板三角形小翼A布置在沿冷却剂流动方向靠近通道入口处1cm～2cm的强化换热板3一侧表面位置，第二对换热板三角形小翼B布置在沿冷却剂流动方向靠近通道入口处1cm～2cm的强化换热板3另一侧表面位置，布置的数量根据情况进行调整。
作为本发明的优选实施方式，所述强化换热板3是通过钎焊的方式焊接在核燃料板2上。
作为本发明的优选实施方式，所述强化换热板3的长度为20mm-50mm。在本实施例中，强化换热板3的长度为30mm且在强化换热板3的两侧表面各布置一对换热板三角形小翼。
本发明可用于多用途的研究堆及船动力装置中，加强推芯内部的流动换热特性。

Claims (5)

1.一种板状燃料组件强化换热装置，其特征在于：包括在板状燃料组件入口处的相邻的核燃料板(2)之间夹有若干冲有多个换热板三角形小翼(4)和换热板三角形小孔(7)的强化换热板(3)以及冲有多个侧板三角形小翼(5)和侧板三角形小孔的板状燃料组件两侧的换热侧板(1)，换热板三角形小翼(4)布置在强化换热板(3)的两侧，同侧的相邻两个构成一对换热板三角形小翼；侧板三角形小翼(5)位于换热侧板(1)的内侧；换热板三角形小翼(4)和侧板三角形小翼(5)是产生纵向涡的涡发生器，换热侧板(1)和强化换热板(3)垂直于燃料板布置，将冷却剂流道分割成多个并行通道，且强化换热板(3)上带有冲出换热板三角形小孔(7)，实现并行通道之间的搅浑，侧板三角形小孔增加板状燃料组件之间的冷却剂搅浑，达到增强流动换热的目的；
所述强化换热板(3)的长度为20mm-50mm。
2.如权利要求1所述的一种板状燃料组件强化换热装置，其特征在于：所述换热板三角形小翼(4)的冲角α为30°～60°，厚度相同，为1mm～3mm。
3.如权利要求1所述的一种板状燃料组件强化换热装置，其特征在于：所述换热侧板(1)上的侧板三角形小翼(5)是由换热侧板(1)冲出，因此厚度和换热侧板厚度相同，侧板三角形小翼(5)的冲角α为30°～60°。
4.如权利要求1所述的一种板状燃料组件强化换热装置，其特征在于：第一对换热板三角形小翼布置在沿冷却剂流动方向靠近通道入口处1cm～2cm的强化换热板(3)一侧表面位置，第二对换热板三角形小翼布置在沿冷却剂流动方向靠近通道入口处1cm～2cm的强化换热板(3)另一侧表面位置，布置的数量根据情况进行调整。
5.如权利要求1所述的一种板状燃料组件强化换热装置，其特征在于：所述强化换热板(3)是通过钎焊的方式焊接在核燃料板(2)上。
CN202111597946.7A 2021-12-24 2021-12-24 板状燃料组件强化换热装置 Active CN114267461B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111597946.7A CN114267461B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 板状燃料组件强化换热装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111597946.7A CN114267461B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 板状燃料组件强化换热装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114267461A CN114267461A (zh) 2022-04-01
CN114267461B true CN114267461B (zh) 2023-05-16

Family

ID=80829613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111597946.7A Active CN114267461B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 板状燃料组件强化换热装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114267461B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2999058A (en) * 1958-01-28 1961-09-05 Clifford W Wheelock Nuclear reactor fuel element
US3173845A (en) * 1957-05-21 1965-03-16 Parsons C A & Co Ltd Fuel elements for nuclear reactors
US3311541A (en) * 1964-09-21 1967-03-28 Atomic Energy Authority Uk Nuclear reactor fuel elements
US4963317A (en) * 1989-09-13 1990-10-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High loading uranium fuel plate
US5943385A (en) * 1996-02-02 1999-08-24 Siemens Aktiengsellschaft Nuclear fuel assembly having a transition piece providing a reduced flow resistance
JP2001116873A (ja) * 1999-10-20 2001-04-27 Hitachi Ltd 燃料集合体
WO2001099117A1 (fr) * 2000-06-21 2001-12-27 Commissariat A L'energie Atomique Element combustible et reacteur nucleaire a refrigerant gazeux utilisant des elements combustibles de ce type
CN102063944A (zh) * 2010-11-02 2011-05-18 中国原子能科学研究院 平板型核燃料组件
KR101535480B1 (ko) * 2014-07-03 2015-07-09 한국원자력연구원 판형 핵연료 집합체 및 이를 구비하는 원전
CN105453184A (zh) * 2013-05-10 2016-03-30 钍能源股份有限公司 燃料组件

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL111725C (zh) * 1959-01-14
CN101090006B (zh) * 2006-06-16 2010-11-17 中国核动力研究设计院 板翅型核燃料组件
CN101334245A (zh) * 2008-08-05 2008-12-31 西安交通大学 侧置纵向涡发生器的管翅式换热器
CN102162704B (zh) * 2011-03-08 2012-07-25 西安交通大学 一种辐射型三角小翼管翅强化换热表面结构
CN113130099A (zh) * 2021-04-08 2021-07-16 华南理工大学 一种结构紧凑的高通量小型多用途铅冷快堆

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3173845A (en) * 1957-05-21 1965-03-16 Parsons C A & Co Ltd Fuel elements for nuclear reactors
US2999058A (en) * 1958-01-28 1961-09-05 Clifford W Wheelock Nuclear reactor fuel element
US3311541A (en) * 1964-09-21 1967-03-28 Atomic Energy Authority Uk Nuclear reactor fuel elements
US4963317A (en) * 1989-09-13 1990-10-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High loading uranium fuel plate
US5943385A (en) * 1996-02-02 1999-08-24 Siemens Aktiengsellschaft Nuclear fuel assembly having a transition piece providing a reduced flow resistance
JP2001116873A (ja) * 1999-10-20 2001-04-27 Hitachi Ltd 燃料集合体
WO2001099117A1 (fr) * 2000-06-21 2001-12-27 Commissariat A L'energie Atomique Element combustible et reacteur nucleaire a refrigerant gazeux utilisant des elements combustibles de ce type
CN102063944A (zh) * 2010-11-02 2011-05-18 中国原子能科学研究院 平板型核燃料组件
CN105453184A (zh) * 2013-05-10 2016-03-30 钍能源股份有限公司 燃料组件
KR101535480B1 (ko) * 2014-07-03 2015-07-09 한국원자력연구원 판형 핵연료 집합체 및 이를 구비하는 원전

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
板状燃料元件流道堵塞事故预防与探测技术研究;丁丽 等;核技术;第43卷(第4期);第1-7页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114267461A (zh) 2022-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206739946U (zh) 一种印刷电路板式紧凑换热器的换热板的表面结构
CN105043144A (zh) 一种双侧蚀刻高温高压印刷电路板换热器
CN105547019A (zh) 一种非均匀分布肋片的高温高压板式换热器
CN107314699B (zh) 一种用于换热器的高性能换热片及其换热器
CN109163586B (zh) 一种螺旋流道印刷电路板换热器
CN105486129A (zh) 一种微通道换热器
CN111059934A (zh) 一种复合结构印刷电路板式换热器芯体
CN114154262B (zh) 一种交叉流印刷电路板式换热器正向设计方法
CN114267461B (zh) 板状燃料组件强化换热装置
CN112880444A (zh) 一种用于变物性流体换热的印刷电路板换热器及芯体
CN216245726U (zh) 一种基于金属毛细管的紧凑型换热芯体及换热装置
CN110319729A (zh) 基于仿生堆叠三维构型的换热器芯体及换热器
CN113764681B (zh) 一种自适应流场调控式燃料电池极板结构
CN116989599B (zh) 一种采用优化Weaire-Phelan结构的多孔介质换热器
CN109524744A (zh) 一种电池热管理风冷系统及其快速构造方法
CN208333192U (zh) 一种周期性变截面流道的紧凑式换热器
Xue et al. Thermal performance enhancement of a micro-jet heat sink via parametric investigated micro pin fin arrays
EP2580552B1 (en) A heat exchanger
CN216558476U (zh) 一种换热器翅片及高效换热系统
CN215832535U (zh) 一种混合肋排换热器芯体及换热器
CN212158292U (zh) 一种印刷电路板换热器紧凑式均匀过度接口
CN103267436A (zh) 一种强化传热的板翅式树杈结构换热装置
CN209001077U (zh) 一种用于动力电池组散热的非等距工型流道空气冷却系统
CN115218710B (zh) 一种换热部件、换热芯体和换热装置
CN214666240U (zh) 一种用于变物性流体换热的印刷电路板换热器及芯体

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant