本發(fā)明主要涉及旋流噴霧冷卻領域，尤其涉及一種噴霧設備。

背景技術：

1、壓水堆核電站是利用核反應堆中核裂變產(chǎn)生的熱量來加熱液態(tài)水，產(chǎn)生蒸汽，進而驅(qū)動渦輪機發(fā)電的設施。在核電站的運行過程中，穩(wěn)壓器是保證系統(tǒng)安全的重要部件，其用于保持回路的壓力穩(wěn)定。穩(wěn)壓器內(nèi)具有高溫的液相水及高溫蒸汽，噴霧器的主要功能是將過冷水霧化為數(shù)量眾多且按一定尺寸分布的液滴，霧化液滴與穩(wěn)壓器內(nèi)部的飽和蒸汽換熱，使飽和蒸汽冷凝后匯入液態(tài)水中，從而降低系統(tǒng)壓力，確保核電站的安全運行。

2、壓水堆核電站穩(wěn)壓器和波動箱的噴霧冷卻水來自于高位水罐，并非采用水泵增壓，因此，冷卻水的壓力比較低，而且為了提高安全保障水平，要求需要在較低的壓降條件下，利用噴霧換熱盡快實現(xiàn)減溫減壓。文獻表明，傳熱速率受限于噴霧液滴的尺寸、傳熱面積以及噴霧均勻度，但是壓水堆核電站穩(wěn)壓器和波動箱的冷卻水壓力較低，存在傳熱速率瓶頸，提高噴霧器的均勻度和覆蓋面積成為壓水堆核電站穩(wěn)壓器和波動箱快速減溫減壓的主要途徑。

3、現(xiàn)有技術中的噴霧器通常流量較小，容易實現(xiàn)較大的噴霧均勻度，但是壓水堆核電站穩(wěn)壓器和波動箱的冷卻水流量較大，并且根據(jù)強度設計和設備壽命指標，單個噴霧器的流量較大，容易出現(xiàn)均勻度較差的問題。旋流噴霧是傳統(tǒng)典型的噴霧設備，但是傳統(tǒng)燃燒使用的旋流噴嘴存在壓降大的問題，無法適用于壓水堆核電站穩(wěn)壓器和波動箱。因此，急需開發(fā)一種強化傳熱的噴霧設備。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種強化傳熱的噴霧設備。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種噴霧設備，適于安裝在穩(wěn)壓器或波動箱的冷卻液入口處，噴霧設備包括：筒體，筒體的上端具有進液口，筒體的下端具有出液口，筒體內(nèi)部包括旋流區(qū)域、混合區(qū)域和收縮區(qū)域；外嵌旋水芯，外嵌旋水芯設置在筒體的旋流區(qū)域內(nèi)，外嵌旋水芯包括中空的分割筒和多個外嵌螺旋葉片，多個外嵌螺旋葉片位于分割桶靠近進液口一端的外表面上；內(nèi)嵌旋水芯，內(nèi)嵌旋水芯設置在分割筒內(nèi)遠離進液口的一端，內(nèi)嵌旋水芯包括支撐柱和多個內(nèi)嵌螺旋葉片，多個內(nèi)嵌螺旋葉片位于支撐柱的外表面上；其中，冷卻液適于通過多個外嵌螺旋葉片進入混合區(qū)域，和/或通過分割桶和多個內(nèi)嵌螺旋葉片進入混合區(qū)域。

3、在本發(fā)明的一實施例中，多個外嵌螺旋葉片的外徑等于筒體在旋流區(qū)域的內(nèi)徑。

4、在本發(fā)明的一實施例中，多個內(nèi)嵌螺旋葉片的外徑等于分割筒的內(nèi)徑。

5、在本發(fā)明的一實施例中，筒體在旋流區(qū)域具有多個第一凹槽，多個第一凹槽的位置和多個外嵌螺旋葉片對應，外嵌旋水芯和筒體在多個第一凹槽處焊接。

6、在本發(fā)明的一實施例中，分割筒遠離進液口的一端具有多個第二凹槽，多個第二凹槽的位置和多個內(nèi)嵌螺旋葉片對應，內(nèi)嵌旋水芯和分割筒在多個第二凹槽處焊接。

7、在本發(fā)明的一實施例中，外嵌螺旋葉片的個數(shù)為4～8，多個外嵌螺旋葉片的螺旋升角為30～60°。

8、在本發(fā)明的一實施例中，內(nèi)嵌螺旋葉片的個數(shù)為3～6，多個內(nèi)嵌螺旋葉片的螺旋升角為30～72°。

9、在本發(fā)明的一實施例中，多個內(nèi)嵌螺旋葉片的螺旋升角和多個外嵌螺旋葉片的螺旋升角的比值是1～1.2。

10、在本發(fā)明的一實施例中，內(nèi)嵌旋水芯和外嵌旋水芯的螺旋流道的截面面積之比為0.2～0.6。

11、在本發(fā)明的一實施例中，筒體在旋流區(qū)域和混合區(qū)域的內(nèi)徑是均勻的，筒體在收縮區(qū)域的內(nèi)徑從靠近混合區(qū)域向靠近出液口的方向逐漸減小。

12、在本發(fā)明的一實施例中，筒體在旋流區(qū)域和混合區(qū)域的內(nèi)徑為25～60mm。

13、在本發(fā)明的一實施例中，出液口的內(nèi)徑和筒體在旋流區(qū)域和混合區(qū)域的內(nèi)徑之比為0.2～0.5。

14、在本發(fā)明的一實施例中，筒體還包括噴管，噴管連接在筒體的收縮區(qū)域遠離混合區(qū)域的一端，出液口位于噴管遠離收縮區(qū)域的一端。

15、在本發(fā)明的一實施例中，噴霧設備還包括連接件，連接件位于筒體靠近進液口的一端，適于和進液管道連接。

16、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的噴霧設備具備外嵌旋水芯和內(nèi)嵌旋水芯，兩個旋水芯流道的螺旋升角及截面積決定了兩個流道的阻力損失，并決定了通過兩部分流道流體的切向速度和軸向速度，從而影響了液體混合室內(nèi)兩部分流體的混合，噴口處流體沿徑向方向存在切向速度梯度，靠近邊壁的切向速度大、靠近中心的切向速度小，噴射出來的液體不會富集在相同的區(qū)域，進而形成比較均勻的圓盤形貌。并且外嵌旋水芯的螺旋升角比較小，內(nèi)嵌旋水芯誘導形成的液體旋流沒有減弱邊壁處的切向速度，最終，噴口邊壁處流體的切向速度比較大，液體噴射出來的水平分速度較大。本發(fā)明提供的噴霧設備具有噴霧分布均勻度高、噴霧角大、換熱效果好的優(yōu)點，通過根據(jù)冷卻水來水壓力進行設備結(jié)構(gòu)參數(shù)設計，可以快速減壓，提高核電壓水堆的安全水平。

技術特征：

1.一種噴霧設備，適于安裝在穩(wěn)壓器或波動箱的冷卻液入口處，其特征在于，所述噴霧設備包括：

2.如權(quán)利要求1所述的噴霧設備，其特征在于，所述多個外嵌螺旋葉片的外徑等于所述筒體在所述旋流區(qū)域的內(nèi)徑。

3.如權(quán)利要求1所述的噴霧設備，其特征在于，所述多個內(nèi)嵌螺旋葉片的外徑等于所述分割筒的內(nèi)徑。

4.如權(quán)利要求1所述的噴霧設備，其特征在于，所述筒體在所述旋流區(qū)域具有多個第一凹槽，所述多個第一凹槽的位置和所述多個外嵌螺旋葉片對應，所述外嵌旋水芯和所述筒體在所述多個第一凹槽處焊接。

5.如權(quán)利要求1所述的噴霧設備，其特征在于，所述分割筒遠離所述進液口的一端具有多個第二凹槽，所述多個第二凹槽的位置和所述多個內(nèi)嵌螺旋葉片對應，所述內(nèi)嵌旋水芯和所述分割筒在所述多個第二凹槽處焊接。

6.如權(quán)利要求1所述的噴霧設備，其特征在于，所述外嵌螺旋葉片的個數(shù)為4～8，所述多個外嵌螺旋葉片的螺旋升角為30～60°。

7.如權(quán)利要求6所述的噴霧設備，其特征在于，所述內(nèi)嵌螺旋葉片的個數(shù)為3～6，所述多個內(nèi)嵌螺旋葉片的螺旋升角為30～72°。

8.如權(quán)利要求7所述的噴霧設備，其特征在于，所述多個內(nèi)嵌螺旋葉片的螺旋升角和所述多個外嵌螺旋葉片的螺旋升角的比值是1～1.2。

9.如權(quán)利要求1所述的噴霧設備，其特征在于，所述內(nèi)嵌旋水芯和所述外嵌旋水芯的螺旋流道的截面面積之比為0.2～0.6。

10.如權(quán)利要求1所述的噴霧設備，其特征在于，所述筒體在所述旋流區(qū)域和所述混合區(qū)域的內(nèi)徑是均勻的，所述筒體在所述收縮區(qū)域的內(nèi)徑從靠近所述混合區(qū)域向靠近所述出液口的方向逐漸減小。

11.如權(quán)利要求10所述的噴霧設備，其特征在于，所述筒體在所述旋流區(qū)域和所述混合區(qū)域的內(nèi)徑為25～60mm。

12.如權(quán)利要求11所述的噴霧設備，其特征在于，所述出液口的內(nèi)徑和所述筒體在所述旋流區(qū)域和所述混合區(qū)域的內(nèi)徑之比為0.2～0.5。

13.如權(quán)利要求1-12任一項所述的噴霧設備，其特征在于，所述筒體還包括噴管，所述噴管連接在所述筒體的收縮區(qū)域遠離所述混合區(qū)域的一端，所述出液口位于所述噴管遠離所述收縮區(qū)域的一端。

14.如權(quán)利要求1-12任一項所述的噴霧設備，其特征在于，還包括連接件，所述連接件位于所述筒體靠近所述進液口的一端，適于和進液管道連接。

技術總結(jié)
本發(fā)明提供了一種噴霧設備，適于安裝在穩(wěn)壓器或波動箱的冷卻液入口處，噴霧設備包括：筒體，筒體的上端具有進液口，筒體的下端具有出液口，筒體內(nèi)部包括旋流區(qū)域、混合區(qū)域和收縮區(qū)域；外嵌旋水芯，外嵌旋水芯設置在筒體的旋流區(qū)域內(nèi)，外嵌旋水芯包括中空的分割筒和多個外嵌螺旋葉片，多個外嵌螺旋葉片位于分割桶靠近進液口一端的外表面上；內(nèi)嵌旋水芯，內(nèi)嵌旋水芯設置在分割筒內(nèi)遠離進液口的一端，內(nèi)嵌旋水芯包括支撐柱和多個內(nèi)嵌螺旋葉片，多個內(nèi)嵌螺旋葉片位于支撐柱的外表面上；其中，冷卻液適于通過多個外嵌螺旋葉片進入混合區(qū)域，和/或通過分割桶和多個內(nèi)嵌螺旋葉片進入混合區(qū)域。

技術研發(fā)人員：周響,李權(quán)柄,曹雄,王振鋒,李煜,張振華,蔣興,陳儼,張星亮,巢孟科
受保護的技術使用者：上海核工程研究設計院股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/5