[其他]防止蒸汽發生器給水管道中熱分層的裝置

無效

• 申請號: 88104070
• 申請日: 1988-06-29
• 公開（公告）號: CN88104070A
• 公開（公告）日: 1988-12-21
• 發明（設計）人: 帕特里克·森德海馬
• 申請（專利權）人: 費羅馬托姆公司
• 主分類號: F16L55/00
• 分類號: F16L55/00;F22B37/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 林東暉

本發明涉及防止蒸汽發生器給水管道中熱分層的裝置，尤其是核電站的壓水蒸汽發生器。

這類發電站用的蒸汽發生器常常具有一個環形分配器，其形狀如同一個立式斧斬圓環體，或者帶有凸角，而這種環形體基本上是由水平的管道供水的。在這種反應器的工作過程中，在外套內的水的自由表面是高于管道和分配器的，而且水在管內的速度是較高的。其工作過程是令人滿意的。但是，在各種類型的異常的暫時的條件下可能受到干擾。

一個問題是當處于非常低的負載條件下工作時，由給水的熱分層產生的。這種現象在一篇文章：“在熱沖擊和熱分層作用的影響下輕水反應堆水平給水管道的負荷條件”，米克什等人著，核工程及設計1985年84期第179-187頁中進行了更準確地描述。這種現象是在正常工作條件下，當蒸汽發生器配置以單一供水裝置時就加重了，但是發生故障或出問題是在非常低的負載條件下出現的。后一種情況是在蒸汽發生器的工作溫度下將一個較小的給水流噴射入充滿水的管道中。由于流率低，冷水不能與熱水相混合而是在管道的底部形成一個分離層。這種分層在管道壁的上下部分之間保持一個高的溫度梯度。這種溫度梯度將導致容易產生破裂包括管道與外套的連接焊縫處破裂的熱應力。這種現象被各層之間的界面處的振動所引起的疲勞加重了。

被認為有助于在那些需要保護的區域內即低水平上游部分集聚冷水的彎曲管道并不能有效地降低這種分層現象，這種現象似乎顯示出在占據著氣球形裝置的熱水與管道內部之間的自然對流所造成的熱交換是更有幫助的。消除這種分層的各種嘗試都進行過。其中一種方法包括將導入管道的水經過一個環形溢流孔流入一個水箱，在那里進行一定的混合。也曾經建議過在管道的彎頭的內壁上設置一個一定高度的環形或螺旋形伸出部分以便增加流動的擾動。這樣一種裝置僅具有有限的效果。這樣當流率低時，即想得到一種混合物時，供給的水流只是繞過這樣所形成的屏障。

本發明的目的在于通過采用一種簡單的裝置有可能消除蒸汽發生器給水管道的分層問題，這種裝置僅導致有限的流動壓力降，并且純屬靜態性質。

其特征是用來部分阻擋冷水的給水管道雙彎頭向上轉折和螺旋體的組合。冷水在被允許流入發生器之前充滿給水管中希望防止分層的整個部分，并用作熱水回流的障礙。

更詳細地說本發明涉及位于給水管道向上轉折下游（轉折本身是在給水管中要防止熱分層的一個區域的下游）的一個由中央輪轂和將輪轂連接至給水管道上的若干葉片所組成的固定式螺旋體，該葉片至少圍繞著輪轂的半圈形成并以下述方式形成扭曲的通道，即在通道內藉重力流動的給水在完全充滿轉折上游的給水管道后才流向螺旋體的下游。

轉折便利地由給水管道的兩個水平部分在其中間連接一個傾斜度約為30°的中介部分構成。

下面將參照附圖，結合各個非限制性的實施例進行更詳細地描述，其中：

圖1是本發明要防止的現象;

圖2是本發明的一個實施例，它以一個給水管道的縱向截面圖表示;

圖3是沿圖2的Ⅲ-Ⅲ線切取的一個截面圖。

圖1顯示一個通過蒸汽發生器外套2的常規的給水管道1，該管道是以焊縫9連接至外套2上并通向該外套的內部以便將水流入一個未顯示的供水環形體內。該給水管道1可以連接至兩個分離的供水裝置或給水裝置上。一個熱水供給器4是采用正常的工作條件供水而且其流速較高，以便將給水管道1完全充滿。但是當采用一個第二冷水供給器5用于對蒸汽發生器的內部3進行冷卻時，通常是采用較低的流率，所以使冷水按照箭頭F所指示方向在給水管道1的下部以層6的形式流通，而同時被保持在給水管道1中的低密度殘留熱水層7復蓋。

由于在給水管道1中的熱水持久地更新或再補充使得兩層6和7不能相混合，而且它們之間也不發溫度的平衡。熱水在向下游運動之前按照箭頭C1的方向經過殘留層7的頂部朝著上游側流動，并在冷水層6的流動作用下按照箭頭C2的方向流動。這就導致在冷水層6與熱水層7之間的界面8處產生一個很大的溫度梯度，因此在給水管道1的這一高度處存在突然膨脹的變化，從而造成很高的剪切應力，特別是靠近焊縫9附近，那里變形的可能性更減小了。由于上述欲加以防止的熱分層現象，這里已經留意到疲勞破裂。

由圖2中可以看出，按照本發明的給水管道分成三個部分，即通過外套2的一個上游部分11，一個在外套2內并通向供水環形體的下游部分13和一個連接上述兩部分的中介部分12。