本实用新型专利技术涉及一种非能动余热排出热交换器试验装置。所述试验装置包括传热试验段、稳压器、屏蔽泵、加热器、循环泵、换热器、高位水箱、低位水箱、提升泵、补水泵和喷淋泵；其中，所述传热试验段、稳压器、屏蔽泵、加热器组成试验装置的主回路系统；所述传热试验段包括3根C形传热管和冷却水箱，所述稳压器与传热试验段的出口管道和屏蔽泵的入口管道相连；所述屏蔽泵与传热试验段的出口管道相连，通过调节屏蔽泵前的阀门和旁通阀门，调节主回路的流量；所述加热器安装在屏蔽泵和传热试验段之间。本实用新型专利技术对传热管的形式、尺寸、材质的设计合理。且合理避免了应力变形问题，同时也大大减少了用水量。能够更准确地模拟传热过程，获取更精确的传热数据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种非能动余热排出热交换器试验装置。
技术介绍
非能动余热排出热交换器（PRHR HX)是第三代压水堆核电站AP1000中的应急堆 芯冷却系统，对缓解热阱丧失事故起着重要作用。非能动余热排出热交换器主要由传热管 和安全壳内换料水箱组成。反应堆冷却剂系统热段的流体流入传热管，被换料水箱中的水 冷却，从而将堆芯的衰变热排出。由于不同温度的冷却剂之间存在密度差，在热交换器中形 成了自然循环。 非能动余热排出热交换器在自然循环过程中的两相流动传热现象是对反应堆安 全有重要影响的热工水力现象。由于热交换器一、二次侧温差大，参数变化范围广，涉及多 种单相和两相流动传热模式。自然循环流速低，受浮升力影响大，因此热交换器中的动力学 特性与强迫循环有显著不同。目前，对非能动余热排出热交换器传热管内、外的两相流动及 传热现象认识不充分，因此，建立非能动余热排出热交换器试验装置用于开展自然循环两 相流动传热行为研究对于堆芯设计和安全分析技术的发展十分必要。 美国西屋公司针对AP600中的非能动余热排出热交换器建立了传热试验装置，用 于验证热交换器的传热性能。试验装置的试验段由3根并排的304不锈钢竖直传热管浸没 在圆形水箱中，模拟热交换器换热管的竖直段在换料水箱中的传热。装置保持了 AP600非 能动余热排出热交换器的完全高度，换热管的壁厚、内径及间距与真实尺寸相似。试验装置 的运行工况能够涵盖AP600非能动余热排出热交换器的运行参数。但是，实际AP1000的热 交换器传热管是C形传热管，由上、下水平段和竖直段组成，其中水平段占传热管总表面积 的42%，主要的传热发生在传热管上水平段。而在西屋公司建立的试验装置中，传热管只 包含竖直段，在该装置上不能开展水平段的传热试验研究。同时，该试验装置的传热管采用 304不锈钢管，而AP1000中的传热管材质为因科镍（Inconel 690)，两种材质的热导率相差 约34%，这将对传热试验数据的准确性和可靠性产生影响。
技术实现思路
针对上述试验装置的不足，本专利技术的目的在于建立与AP1000非能动余热排出热 交换器C形管尺寸相同、材质接近的非能动余热排出热交换器传热试验装置，用于开展自 然循环两相流动传热试验，为堆芯设计和安全分析提供试验数据，并为非能动余热排出热 交换器自然循环两相流动传热程序模型的评价提供依据。 为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案： -种非能动余热排出热交换器试验装置，所述试验装置包括传热试验段、稳压器、 屏蔽栗、加热器、循环栗、换热器、高位水箱、低位水箱、提升栗、补水栗和喷淋栗； 其中，所述传热试验段、稳压器、屏蔽栗、加热器组成试验装置的主回路系统；所述 传热试验段包括3根C形传热管和冷却水箱，所述稳压器与传热试验段的出口管道和屏蔽 栗的入口管道相连；所述屏蔽栗与传热试验段的出口管道相连，通过调节屏蔽栗前的阀门 和旁通阀门，调节主回路的流量；所述加热器安装在屏蔽栗和传热试验段之间； 所述循环栗的入口与换热器的管程出口连接，出口与冷却水箱的入口管相连； 所述换热器的管程入口与冷却水箱的出口管相连，管程出口与循环栗的入口相 连； 所述高位水箱储存主回路系统用纯水，在重力作用下向主回路系统注水；低位水 箱储存主回路系统用纯水； 所述提升栗与高位水箱和低位水箱相连，将低位水箱中的水注入高位水箱中；补 水栗安装在低位水箱和稳压器下管口之间，将低位水箱中的水从稳压器底部注入，提升稳 压器压力，且保证稳压器内的水面不低于最低液位值；喷淋栗安装在低位水箱和稳压器上 管口之间，将低位水箱中的水通过稳压器顶部喷淋装置向稳压器中注水。 进一步地，如上所述的非能动余热排出热交换器试验装置，所述传热试验段中，每 根C形管12由上水平段、竖直段和下水平段三段用卡套连接而成，3根传热管是分别嵌套在 冷却水箱的3个竖直圆管中；3根传热管的入口和出口分别通过上分流器、下分流器与试验 装置主回路管道相连。 进一步地，如上所述的非能动余热排出热交换器试验装置，所述冷却水箱由3个 竖直圆管并联与上、下水平圆管连接而成，每个竖直圆管中分别包含了一根传热管的竖直 段；冷却水箱底部的下水平圆管上具有入口管，上水平圆管具有上法兰盖，所述上法兰盖上 具有出口管，上法兰盖上还有另一个出口管用于冷却水的溢流。 进一步地，如上所述的非能动余热排出热交换器试验装置，在所述传热管中布置 数根热偶阱，热偶阱插入传热管中并与传热管壁面银焊，用三脚支架将其支撑在传热管中 心，热电偶从热偶阱的开口端穿进去，在3根传热管中分别布置10根、12根和13根热电偶； 3根传热管外壁面具有直接焊接在外壁面的热电偶，上述3根传热管外壁面分别布置10根、 14根和13根热电偶，上述外壁面的热电偶与传热管中的热电偶交错分布；在所述冷却水箱 中布置18根热偶阱，热偶阱插入冷却水箱中，并与水箱壁面焊接，热电偶穿进热偶阱中，每 个热偶阱中安装1根热电偶。 进一步地，如上所述的非能动余热排出热交换器试验装置，所述稳压器采用立式 圆柱形结构，并且有上、下椭圆形封头，稳压器稳压过程中，容器内气体排放由排气阀实现， 排气阀安装在稳压器的顶端；系统压力保护通过安装在稳压器上端的安全阀实现。 进一步地，如上所述的非能动余热排出热交换器试验装置，所述加热器与主回路 管道通过法兰连接，法兰间加绝缘密封垫片；主回路流体流经加热器，再经上分流器流入传 热管；加热器最大工作压力为15MPa，最大工作温度为324°C ;加热器内工质为纯水，加热器 采用Φ32Χ3πιπι、长度约4. 5m的管子制成，加热器采用经可控硅整流电源整定后的直流低 电压大电流直接输出到加热管段上的加热方式，整流电源输出为12脉波直流DC :50V、0~ 10000A，加热电功率为300KW，管道中间接电源正极，两端接电源负极。 进一步地，如上所述的非能动余热排出热交换器试验装置，所述循环栗将冷却水 箱内的水抽出，经换热器冷却后，再注入冷却水箱，实现冷却水箱内水的循环和温度恒定。 进一步地，如上所述的非能动余热排出热交换器试验装置，所述换热器降低从冷 却水箱出来的流体温度，以实现冷却水箱内水温恒定，换热器为蒸发式换热器，采用管壳式 结构，立式布置，管程换热管采用U型布置，壳程为圆柱筒体结构，筒体与上下封头连接，上 封头为椭圆形封头，下封头为球形封头，壳程和管程材质均为304不锈钢。 进一步地，如上所述的非能动余热排出热交换器试验装置，所述热偶阱使用 Φ3X0. 5_的304不锈钢无缝管制作而成，钢管一端封闭，一端开口。 进一步地，如上所述的非能动余热排出热交换器试验装置，高位水箱为直径lm、高 I. 2m的圆柱形水箱，水箱工作温度为20~90°C，工作压力为常压，水箱材质为304不锈钢； 低位水箱为IX IX I. 3m的立方体水箱，水箱工作温度为20~90°C，工作压力为常压，水箱 材质为304不锈钢。 本专利技术的有益效果如下： 本专利技术的非能动余热排出热交换器试验装置采用了 3根?19.05X1.5mm的 Inconel 600C形管模拟AP1000中热交换器的传热管，其尺寸与AP1000中的三根典型传热 管相同。相比较304不锈钢材质，Inconel本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非能动余热排出热交换器试验装置，其特征在于：所述试验装置包括传热试验段、稳压器、屏蔽泵、加热器、循环泵、换热器、高位水箱、低位水箱、提升泵、补水泵和喷淋泵；其中，所述传热试验段、稳压器、屏蔽泵、加热器组成试验装置的主回路系统；所述传热试验段包括3根C形传热管和冷却水箱，所述稳压器与传热试验段的出口管道和屏蔽泵的入口管道相连；所述屏蔽泵与传热试验段的出口管道相连，通过调节屏蔽泵前的阀门和旁通阀门，调节主回路的流量；所述加热器安装在屏蔽泵和传热试验段之间；所述循环泵的入口与换热器的管程出口连接，出口与冷却水箱的入口管相连；所述换热器的管程入口与冷却水箱的出口管相连，管程出口与循环泵的入口相连；所述高位水箱储存主回路系统用纯水，在重力作用下向主回路系统注水；低位水箱储存主回路系统用纯水；所述提升泵与高位水箱和低位水箱相连，将低位水箱中的水注入高位水箱中；补水泵安装在低位水箱和稳压器下管口之间，将低位水箱中的水从稳压器底部注入，提升稳压器压力，且保证稳压器内的水面不低于最低液位值；喷淋泵安装在低位水箱和稳压器上管口之间，将低位水箱中的水通过稳压器顶部喷淋装置向稳压器中注水。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉宙，段明慧，吕玉凤，李伟卿，毕可明，王炜，王含，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11
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