[发明专利]一种蒸汽发生器弯管区域的实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于压水堆核电厂蒸汽发生器传热管束弯管段技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器弯管区域的实验装置及方法。

技术背景

压水堆核电站蒸汽发生器是压水堆核电厂一、二回路流体之间进行换热的关键设备，其作为一回路和二回路的压力边界，它将一回路冷却剂从反应堆芯吸收的热量借助U型传热管传递给二次侧，产生的蒸汽经一、二级汽水分离器干燥后推动汽轮发电机发电，同时对放射性物质起到了屏蔽作用。管束是蒸汽发生器的核心传热部件，其安全性会严重影响蒸汽发生器的可靠运行，从而间接的影响反应堆的安全运行。弯管区域位于管束的顶端，受到二次侧流体的冲刷作用最强，导致弯管区管束变形，传热管间隙变小，从而引发不可接受的流致振动等问题。因此，针对蒸汽发生器弯管区开展有抗震条的管束和无抗震的管束的实验验证和测试是十分必要的。本发明正是基于此开发了一种蒸汽发生器弯管区域的实验装置和方法。现有技术对蒸汽发生器弯管区域有抗震条的管束和无抗震的管束的实验及理论仍然存在一些不足，如只进行抗震条的分析而不能说明抗震条对管束的影响，缺乏实验验证；如只针对蒸汽发生器整个管束进行了模拟，没有对弯管区和有无抗震条对管束的影响进行实验，这些都无法满足或提高压水堆核电站蒸汽发生器的可靠性要求。

例如，中国专利申请号201220688831.9，公开了一种新型核电站蒸汽发生器用抗震条，包括抗震条和端帽，其中所述抗震条具有U型夹角，每个所述端帽分别从所述抗震条的两端穿过并压合固定在所述抗震条上。其中每个所述端帽通过中心压点固定在所述抗震条上且所述抗震条每端的左右两侧上均对称设置有防止端帽上下滑动的第一压点。本发明的有益效果是：制作简单、安全性高更加有效的启到防震的作用，避免造成巨大的经济损失。但是只对抗震条做了说明，没有一个有弯管区域的实验装置，而且抗震条的引入导致蒸汽发生器弯管区域的流场发生变化，导致流体流动特性都发生变化，因此还不能直接的应用于蒸汽发生器弯管区域。

又如，中国专利201510120713.6公开了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，其中，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，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。采用上述结构，整体结构简单，便于实现，成本低，可以为主要研究蒸汽发生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。但是，模拟装置针对蒸汽发生器整个管束进行模拟，没有考虑弯管区域有无抗震条的影响，也没有涉及到弯管区的局部的流动特性，无法满足研究蒸汽发生器弯管区域有无抗震条特性的实验要求。

发明说明

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种一种蒸汽发生器弯管区域的实验装置及方法，该装置可以合理模拟蒸汽发生器弯管区域几何结构，同时该方法可以揭示蒸汽发生器实际工作条件下弯管区域的流动特性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种蒸汽发生器弯管区域的实验装置，包括试验段2，所述试验段2为由五块钢板围成的扇形截面的流道，五块钢板分别是上下形状大小对称的下四分之一圆形钢板2-1和上四分之一圆形钢板2-5、连接进出口接管的第一矩形钢板2-2、圆弧形钢板2-3、连接第一矩形钢板2-2和圆弧形钢板2-3的第二矩形钢板2-4；所述第一矩形钢板2-2下部连接入口接管1，上部连接出口接管5，所述入口接管1和出口接管5与整个试验管道系统相连接，入口接管1和出口接管5上分别焊接有测温组件6；弯管管束4两端分别采用焊接的方法固定在下四分之一圆形钢板2-1和第一矩形钢板2-2上，在第一矩形钢板2-2和弯管管束4的焊接点下方预设的位置开有抗震条3插入的矩形截面孔2-2-1；所述第一矩形钢板2-2、圆弧形钢板2-3和第二矩形钢板2-4的弯管管束4上方、矩形截面孔2-2-1下方预设位置的同一水平面上各开一个取压腔；此外在第一矩形钢板2-2的下部取压腔下方50mm的位置再开一个取压腔，在上部取压腔上方50mm的位置再开一个取压腔；每块钢板的取压腔都位于同一竖直平面内，所有的取压腔内插入测压组件7。

所述实验装置的表面设置有预设厚度的保温层。

所述弯管管束4采取交错布置的方式，总共布置8排，从第二矩形钢板2-4侧开始向圆弧形钢板2-3的方向弯管管束4的数目依次递减，具体的布置管数和管直径根据实验的需要按照进行设计。

所述的抗震条3采取与水平方向倾角为15°和30°两种结构，根据不同的实验需求进行抗震3的角度和结构的设计。