[发明专利]一种蒸汽发生器传热管束模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及ACP1000二次侧非能动余热排出系统实验装置的蒸汽发生器模拟体结构，具体是一种蒸汽发生器传热管束模拟装置。

背景技术

目前，全球压水反应堆蒸汽发生器普遍采用立式自然循环蒸汽发生器，蒸汽发生器内部介质循环流程为：二次侧给水经给水接管进入给水环，并分配到给水室，与汽水分离器分离出来的再循环水混合后，进入管束套筒与蒸汽发生器筒体之间的环形下降腔内向下流动。在底部经管束套筒缺口折流向上，经传热管束区并沿管间流道向上吸收一次侧的热量，被加热至沸腾，产生蒸汽。汽水混合物离开传热管束后先进入第一级汽水分离器，由此分离出大部分的水，再进入人字形板组成的第二级汽水分离器。分离出的水向下经疏水管，与其它再循环水混合，进入给水室，继续下一个循环。

蒸汽发生器传热管束是带出一回路热量，将蒸汽发生器二次侧给水变为蒸汽的能量传递媒介和蒸汽发生器内部自然循环的动力，传热管束对保障反应堆安全运行极为重要。在立式自然循环蒸汽发生器模拟体设计中，传热管束模拟装置的设计是蒸汽发生器模拟体设计的最主要工作内容之一。在蒸汽发生器模拟体设计过程中，针对传热管束的模拟设计普遍采用与原型相同的圆管管束结构，如美国AP600非能动安全系统为模拟对象的非能动堆芯冷却系统SPES-2综合模拟实验装置、以韩国开发的先进大型压水堆APR1400为模拟对象而建成的ATLAS实验装置等，这些实验装置的传热管束与原型相同，多用于开展综合实验，实验装置结构复杂，模拟比例一般较小，费用高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种蒸汽发生器传热管束模拟装置，其结构简单，便于实现，成本低，取消了一回路模拟系统，能实现对原型蒸汽发生器传热管束加热功率、几何结构尺寸进行合理模拟，并能为蒸汽发生器模拟体内部循环阻力提供可调空间。

本发明解决上述问题主要通过以下技术方案实现：一种蒸汽发生器传热管束模拟装置，包括流量分配板、元件管板及多个U形电加热元件，所述流量分配板设于元件管板的上方，流量分配板设有贯穿其上下端面的介质流通孔和多个加热元件穿孔，所述U形电加热元件的两个端头均由上至下依次穿过加热元件穿孔、元件管板后连接在元件管板上。其中，元件管板采用法兰结构，管板的直径、厚度及法兰结构选型依据工艺要求确定。

进一步的，所述流量分配板为圆环状，所述介质流通孔包括流量分配板中央构成的圆形介质流通孔，以及两个贯穿流量分配板上下端面且分别位于圆形介质流通孔两侧的第一腰型介质流通孔，两个个第一腰型介质流通孔在同一径向方向上设置。

进一步的，一种蒸汽发生器传热管束模拟装置，还包括支撑板，所述支撑板水平设置且在U形电加热元件直段分布，所述支撑板构成有贯穿其上下端面的梅花孔和三个第二腰型介质流通孔，三个第二腰型介质流通孔在同一径向方向上设置，所述U形电加热元件穿过支撑板的梅花孔。如此，本发明应用时，可由支撑板对U形电加热元件进行限位，能减小本发明应用时U形电加热元件的晃动。

进一步的，所述支撑板的数量为多块，多块支撑板中的任意相邻两块支撑板在竖直方向间隔一定距离设置。

进一步的，所述支撑板的数量少于或等于9块。

进一步的，所述支撑板的数量为6块。

为了便于对支撑板和流量分配板进行定位，进一步的，一种蒸汽发生器传热管束模拟装置，还包括支撑杆，所述支撑杆竖直设置且其下端固定在元件管板上，所述支撑板和流量分配板均固定在支撑杆上。

进一步的，一种蒸汽发生器传热管束模拟装置，还包括管板垫板，所述管板垫板构成有多个贯穿其上下端面的圆形穿孔，管板垫板与元件管板同心设置且连接在元件管板上端面，所述支撑杆下端嵌入管板垫板的圆形通孔内与管板垫板连接，所述U形电加热元件的两个端头均穿过管板垫板的圆形穿孔。如此，本发明应用时，在管板垫板上打孔，使得管板垫板与支撑杆直接连接，可以有效地减少元件管板上的开孔数量，有利于提高元件管板的强度。

进一步的，所述U形电加热元件的外壳材料为不锈钢。

综上所述，本发明具有以下有益效果：（1）本发明整体结构简单，便于实现，成本低，本发明采用U形电加热元件，可以准确地实现对原型传热管束一次侧传给二次侧功率的模拟，能对原型蒸汽发生器传热管束加热功率、几何结构尺寸进行合理模拟，为蒸汽发生器模拟体内部循环阻力提供可调空间，满足实验要求的前提下能省略了一回路系统（反应堆堆芯、主泵及冷却剂的模拟），因此，本发明为主要研究蒸汽发器二次侧特性的蒸汽发生器模拟体提供传热管束模拟装置。