[实用新型]一种冷却系统及具有冷却系统的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及核设备试验装置领域，具体地，涉及一种冷却系统及具有冷却系统的试验装置。

背景技术

目前，核电站消除整体氢燃和氢爆风险所采取的措施之一是在核岛内部安装具有自然对流循环功能的非能动氢复合器。在非能动氢复合器产品研发过程中，开展样机性能试验是产品性能指标的基础。建设一套满足样机性能试验的装置是开展性能试验必不可少的环节。开展样机的稳态和动态消氢性能试验，获得有价值的样机消氢性能数据或曲线，可为非能动氢复合器产品的研制和改进提供重要的数据支撑。

开展非能动氢复合器样机性能试验的关键是对于样机自然循环能力的模拟。由于样机置于反应容器中的易爆混合气体中，因此反应容器的容量不宜做得过大以减少实验的危险性，而样机的发热量很大，在较小的实验容器中实现针对大空间实际工作条件下的高发热量样机自然循环能力模拟，其关键技术在于反应容器中冷源的设计。在实验装置中高效冷源的合理设计，一方面可以实现自然循环能力的准确模拟，另一方面可以防止反应容器内部温度过高引发易爆混合气体的爆燃，是保证试验装置本身安全性的重要因素。

小空间高热源气体自然循环冷源设计需满足以下原则：

1）换热效率高，在有限空间里高效的将容器内的较高的热功率导出实验装置，由于气体换热能力较差，需要高效的换热结构设计；

2）流动阻力小，容器内冷源的设计在增加换热面积的同时不可显著的增加容器内气体流动阻力，影响自然循环的模拟准确度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种冷却系统和具有冷却系统的试验装置，该冷却系统和试验装置可以在不显著增加流动阻力的前提下提升气体换热效率，从而实现高效冷却，可以应用在非能动氢复合器样机自然循环性能试验中，以及其他类似气体自然循环验证试验场合。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：

一种冷却系统，包括设置在反应容器外的喷淋装置和多组盘绕在反应容器内壁的冷却水盘管，多组冷却水盘管至上而下依次设置且上下对齐，每组冷却水盘管具有一个入水口和出水口，该入水口和出水口伸出反应容器。本方案采用在反应容器内部设置多组并联冷却水盘管冷却、反应容器外壁设置喷淋装置外部喷淋冷却相结合的方式换热冷却，多组冷却水盘管至上而下依次设置且在竖直方向上对齐，使得冷却水盘管在气体自然循环流动的迎流方向上的管道投影面积较小，带来的流动阻力较小，在不显著增加流动阻力的前提下提升气体换热效率，从而实现高效冷却。

作为本实用新型的进一步改进，上述最上端的冷却水盘管中心还设置有一组辅助冷却盘管，辅助冷却盘管的入水口和出水口伸出反应容器。由于反应容器顶部平均气温最高，本方案中设置两层盘管，可提高该位置的换热能力。

进一步，上述辅助冷却盘管的入水口和出水口从反应容器顶端伸出反应容器。

进一步，所述喷淋装置为设置在反应容器上方，便于向从上至下喷淋，对反应容器均匀降温。

进一步，所述冷却水盘管和辅助冷却盘管的管径为20×2mm，管间距为40mm，所述冷却水盘管的弯曲直径为800mm，所述辅助冷却盘管的弯曲直径400mm。前述管间距是指中心距。由于适当增加盘管的管径和外表面积可以增加换热面积，但管径越大给气流造成的阻力越大，因此本方案综合选择，在尽量不增大气流阻力的情况下，采用上述管径和管间距以增大换热效率。

进一步，所述冷却水盘管的组数为3-6组。

进一步，所述冷却水盘管的组数为4组。

具有冷却系统的试验装置，包括反应容器和冷却系统，所述反应容器包括筒体、连接在筒体两端的上封头和下封头，所述冷却系统为上述方案中的冷却系统，该冷却系统的冷却水盘管设置在上封头内，其余冷却水盘管均设置在筒体内，且自上而下依次盘绕在筒体内壁，所述喷淋装置设置在上封头上方。

进一步，所述上封头内还设置有辅助冷却盘管，上封头中的冷却水盘管环绕在该辅助冷却盘管外；所述辅助冷却盘管的入水口和出水口从上封头顶端伸出反应容器，所述冷却水盘管的入水口和出水口从反应容器侧面伸出反应容器。

进一步，所述筒体内设置有2-5组冷却水盘管。

综上，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用在反应容器内部设置多组并联冷却水盘管冷却、反应容器外壁设置喷淋装置外部喷淋冷却相结合的方式进行换热冷却，增设盘管后增加的盘管外表面积相对于反应容器筒体表面积大大增加了换热面积，可以进行有效冷却；