CN210565350U - 一种降低核主泵用高压冷却器法兰盖热应力结构 - Google Patents
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Abstract
一种降低核主泵用高压冷却器法兰盖热应力结构，属于法兰盖应用技术领域，本实用新型包括隔热管、法兰盖和换热管连通器，法兰盖与换热管连通器通过螺栓连接，隔热管置于法兰盖与换热管连通器的内部，隔热管的侧壁上开有通水孔，法兰盖上设置有注水通道和紧急注水流道，隔热管插装在紧急注水流道内，隔热管外壁与法兰盖的紧急注水流道的内壁之间形成小间隙配合，注水通道与小间隙连通。利用流体导热系数小的特性增大隔热管管外热阻，降低法兰盖紧急注入水流道内壁面换热系数，降低法兰盖热应力，延长法兰盖使用寿命。通过对隔热管内外径尺寸的控制使管外热阻远大于管内热阻，起到隔离作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种降低核主泵用高压冷却器法兰盖热应力结构，属于法兰盖应用技术领域。
背景技术
高压冷却器是反应堆冷却剂泵(核主泵)紧急轴封注入水供应系统上的重要设备，负责在轴封注入水断失时将带辐射的290℃反应堆冷却剂冷却至50℃以下，供核主泵轴封使用。高压冷却器在核电站服役期间，当核主泵紧急注入水供应系统启动时，从核主泵引出带辐射的290℃反应堆冷却剂会通过管道注入高压冷却器法兰盖，使法兰盖流道内的介质在极端时间内由预备工况的50℃轴封注入水变化到290℃反应堆冷却剂，使法兰盖承受热冲击作用。
分析表明，正常工况下单纯的机械应力并不会导致上法兰盖热流体流道出现裂纹，瞬变热冲击工况下结构的热应力才是热疲劳裂纹产生的主要原因。由于高压冷却器法兰盖属于核一级承压部件，其损坏会导致带有辐射的冷却剂泄漏，造成环境辐射污染，故法兰盖的设计必须考虑降低热应力和防止热疲劳裂纹产生。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，进而提供一种降低核主泵用高压冷却器法兰盖热应力结构。
本实用新型的技术方案：
一种降低核主泵用高压冷却器法兰盖热应力结构，包括隔热管、法兰盖和换热管连通器，法兰盖与换热管连通器通过螺栓连接，通过O型密封圈密封。隔热管为阶梯轴式隔热管，隔热管插入安装到法兰盖与换热管连通器的内部，轴肩实现轴向定位。隔热管的侧壁开有通水孔。法兰盖上设置有注水通道和紧急注水流道，隔热管插装在紧急注水流道内，隔热管外壁与法兰盖的紧急注水流道的内壁之间形成小间隙配合，注水通道与隔热管的通水孔相连通。
本实用新型具有以下有益效果：降低法兰盖因瞬态温度变化剧烈导致的热应力过大，提高法兰盖疲劳使用寿命。
本实用新型通过在隔热管的侧壁开有通水孔，并与注入水通道连通，隔热管插入安装到法兰盖和换热管连通器中，并与法兰盖流道内壁面之间留有小间隙，故在预备工况时， 50℃的轴封注入水从法兰盖注水通道流入，一小部分静止于法兰盖紧急注水流道与隔热管之间的小间隙中，其余通过隔热管的通水孔经过法兰盖注水通道流入换热管连通器，最终流进高压冷却器管程中。由于法兰盖为静止部件，因此小间隙中的50℃的轴封注入水只能以导热的方式传热，可看作是固体壁面，由于流体导热系数远小于金属，使液体壁面热阻大大增加，从而起到很好的隔热效果；当50℃的轴封注入水断失，紧急工况启动时， 290℃的带有辐射的冷却剂通过外部管道引入隔热管内，由于小间隙的热阻大大增加，从而使法兰盖流道处的等效对流换热系数大大减小，对流换热系数决定着构件温度场的分布情况，降低对流换热系数即减小温差对流道表面的影响程度，进而大幅度降低热应力。
附图说明
图1是本实用新型的截面图；
图2是图1中A-A剖视图；
图3是隔热管剖视图；
图中1-隔热管，2-螺栓，3-法兰盖，4-密封圈，5-换热管连通器，11-通水孔，31- 注水通道，32-紧急注水流道，S2-小间隙。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。
结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种降低核主泵用高压冷却器法兰盖热应力结构，由高压冷却器隔热管1、螺栓2、法兰盖3、O型圈4和换热管连通器5组成。法兰盖3与换热管连通器5通过螺栓2固定连接，通过O型圈4密封。法兰盖3上设置有注水通道31和紧急注水流道32。隔热管1阶梯轴式设计，侧面开有通水孔11。注水通道 31通过通水孔11与紧急注水流道32相连。隔热管1插入安装到法兰盖3和换热管连通器5中，通过隔热管1的轴间实现轴向定位。隔热管1外壁面与法兰盖3的紧急注水流道 32内壁面之间为小间隙配合。
优选实施例，本实用新型的安装结构使法兰盖3内壁的换热系数由三部分决定，分别为隔热管1管内热阻、隔热管1管外热阻和隔热管1壁厚热阻，通过对隔热管1内外径尺寸的控制可实现对隔热管1管内热阻、隔热管1管外热阻和隔热管1壁厚热阻的控制，使管外热阻远大于管内热阻，起到有效隔离作用；管内热阻近似等于隔热管壁厚热阻，以保证隔热管在任一时刻的温度趋于均匀不受热应力影响；最终通过利用流体导热系数小的特性来增大隔热管1管外热阻，进而降低法兰盖3内壁换热系数；对流换热系数决定着构件温度场的分布情况，降低对流换热系数即减小温差对流道表面的影响程度，并实现降低法兰盖3热冲击区域等效换热系数，而大幅度降低法兰盖热应力，延长法兰盖的使用寿命。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (1)
1.一种降低核主泵用高压冷却器法兰盖热应力结构，其特征在于，包括：隔热管(1)、螺栓(2)、法兰盖(3)、O型圈(4)和换热管连通器(5)，所述法兰盖(3)与所述换热管连通器(5)通过螺栓(2)连接，所述隔热管(1)插入所述法兰盖(3)与所述换热管连通器(5)的内部，所述隔热管(1)的侧壁上开有通水孔(11)，所述法兰盖(3)上设置有注水通道(31)和紧急注水流道(32)，所述隔热管(1)外壁与所述法兰盖(3)的紧急注水流道(32)的内壁之间形成小间隙(S2)配合,所述注水通道(31)与所述隔热管(1)的通水孔(11)相连通。
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