[发明专利]浸泡式传热管外壁壁温测量系统及其安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及壁温测量技术，具体涉及浸泡式传热管外壁壁温测量系统及其安装方法。

背景技术

当核反应堆发生全厂断电事故工况时，一回路主冷却剂循环泵、二回路蒸汽发生器给水泵等停止转动，一回路向二回路的排热减少，反应堆冷却剂系统的温度和压力上升，其后果是可能造成DNBR（Departure from Nucleate Boiling Ratio，即偏离泡核沸腾比）超限或反应堆冷却剂系统超压，同时如果没有及时提供排热手段，一回路的水将从稳压器排放，造成反应堆冷却剂系统大量失水。第三代核反应堆采用非能动余热排出系统，事故发生后，依靠堆芯和非能动余热排出冷却器之间的位差和密度差建立自然循环流动，通过自然循环流动将堆芯余热及反应堆冷却剂系统各设备的显热带出，使反应堆处于安全停堆状态，并防止一回路冷却剂通过稳压器安全阀排放。非能动余热排出冷却器浸泡在安全壳内置换料水箱中或者安全壳外冷却水池中，非能动余热排出冷却器的换热能力直接关系到反应堆的余热导出能力及堆芯安全，因此非能动余热排出冷却器传热特性试验对第三代核反应堆的研发是非常关键和必要的。通过开展非能动余热排出冷却器传热特性试验获取余热排出冷却器的换热能力以及传热关系式，为反应堆非能动余热排出冷却器的设计和优化提供重要技术支撑。

非能动余热排出冷却器浸泡在安全壳内置换料水箱或者安全壳外冷却水池中，其传热管被流体完全覆盖，事故初期非能动余热排出冷却器传热管外冷却剂的传热方式以大空间自然对流为主，随着安全壳内置换料水箱或者安全壳外冷却水池中冷却剂的温度不断上升，非能动余热排出冷却器传热管外壁可能发生泡核沸腾传热或者饱和沸腾传热，甚至膜态沸腾传热。非能动余热排出冷却器传热管内为高温高压的蒸汽或者汽液两相混合物的冷凝换热，其传热热阻远小于传热管外的传热热阻。因此非能动余热排出冷却器传热管外传热热阻很大程度上影响非能动余热排出冷却器的换热能力以及非能动余热排出系统的衰变热导出能力。对于浸泡式冷却器的传热管外壁壁温的测量一直是研究的难点。现有技术测量传热管的方法一般采用点焊式的方法，即将热电偶的测温端头点焊在传热管外壁上。由于空气的对流传热系数非常小，焊点处的温度值与传热管外壁温非常接近。水的对流换热系数比空气的对流换热系数大两到四个数量级，若采用现有的技术获得的浸泡式冷却器的传热管外壁壁温测量值偏差非常大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中浸泡式冷却器的传热管外壁壁温测量不准确的问题，目的在于提供一种浸泡式传热管外壁壁温测量系统，以准确测量浸泡式传热管外壁壁温；本发明还同时提供了浸泡式传热管外壁壁温测量系统的安装方法。

本发明通过下述技术方案实现：

浸泡式传热管外壁壁温测量系统，包括：热电偶，其测温端头固定在传热管的外壁上；隔离层，包覆在热电偶的测温端头外，将热电偶的测温端头与传热管外流体隔离； 固定装置，将隔离层固定在传热管外壁上。本技术方案中， 热电偶用于测量传热管的外壁壁温；隔离层被固定装置固定在传热管外壁并用于将热电偶的测温端头与传热管外流体隔离；使得热电偶的测温端头不受传热管外流体的温度影响，测量结果更加准确。

作为本发明的进一步改进，所述热电偶焊接在传热管的外壁上，且热电偶的测温端头被焊料完全覆盖，本技术方案中，热电偶的测温端头与传热管外流体之间进行了2层隔离，一层是测温端头焊接时的焊料，另一层是隔离层，充分保障了热电偶的测温端头不受传热管外流体温度的影响，能够实时准确测量浸泡式传热管外壁面的温度。

优选的，所述隔离层采用聚四氟乙烯薄膜或聚苯硫醚或锡箔纸，聚四氟乙烯薄膜具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、耐高温性、密封性、良好的抗老化耐力，其对热电偶的测温端头的密封性好，应用于反应堆冷却器中能够满足温度、耐腐蚀等要求。

进一步，所述固定装置为卡箍或金属丝或扎带。

优选的，所述热电偶采用铠装热电偶。

浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法，包括以下的步骤S1-S3：

S1、将热电偶固定在传热管的外壁壁面上；

S2、在热电偶的测温端头外覆盖隔离层，将热电偶的测温端头包覆在传热管的外壁与隔离层之间，从而使热电偶的测温端头与传热管外流体隔离；

S3、采用固定装置将隔离层固定。

上述浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法中，采用隔离层将热电偶的测温端头与传热管外流体隔离；使得热电偶的测温端头不受传热管外流体的温度影响，测量结果更加准确。