意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0031] 如圖1所示，非能動余熱排出熱交換器試驗裝置包括傳熱試驗段1、穩(wěn)壓器2、屏蔽 栗3、加熱器4、循環(huán)栗5、換熱器6、高位水箱7、低位水箱8、提升栗9、補(bǔ)水栗10和噴淋栗 II。 其中，試驗段1、穩(wěn)壓器2、屏蔽栗3、加熱器4組成了試驗裝置的主回路系統(tǒng)。
[0032] 流體在主回路中流經(jīng)加熱器4時，溫度上升，密度下降，于是向上流動進(jìn)入傳熱試 驗段1。在傳熱試驗段1中，主回路流體被冷卻，密度增大，于是向下流動，流出試驗段，再經(jīng) 主回路管道回到加熱器4。這就在非能動余熱排出熱交換器試驗裝置中形成了自然循環(huán)過 程。如果開啟閥門VAJlOl和VAJ102,并開啟屏蔽栗3,主回路流體經(jīng)過屏蔽栗再進(jìn)入加熱 器，這就形成了強(qiáng)迫循環(huán)。
[0033] (1)傳熱試驗段
[0034] 傳熱試驗段1是試驗裝置中的關(guān)鍵部件，用于將主回路中的熱量傳遞到二次側(cè)系 統(tǒng)。如圖2所示，其主要由3根C形傳熱管12和冷卻水箱13組成。C形管12浸沒在冷卻 水箱13中，冷卻水箱13模擬的是安全殼內(nèi)換料水箱。
[0035] 試驗段1的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。
[0036] 表1傳熱試驗段主要技術(shù)參數(shù)
[0039] 傳熱管12的尺寸與AP1000中的傳熱管尺寸相同，外徑為19. 05mm，壁厚I. 65mm。 每根C形管12由上水平段、豎直段和下水平段三段用卡套連接而成。采用卡套連接而不使 用整根C形管，是出于方便試驗段安裝的考慮。因為3根傳熱管12是分別嵌套在冷卻水箱 13的3個豎直圓管中的。
[0040] 3根傳熱管12分別模擬了 AP1000非能動余熱排出熱交換器傳熱管束中的最短、最 長和中心處的傳熱管（如表2所示）。傳熱管束在同一豎直平面內(nèi)，相鄰水平段中心軸間距 設(shè)計為38mm，與AP1000相同。傳熱管12的材質(zhì)為Inconel 600,其熱導(dǎo)率與Inconel 690 僅相差6%。
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[0043] 3根傳熱管12的入口和出口分別通過上分流器14、下分流器15與試驗裝置主回 路管道相連。流體從上分流器14流入傳熱管12,從下分流器15流出傳熱管12。當(dāng)高溫流 體流經(jīng)傳熱管時12,冷卻水箱13中的水被加熱甚至沸騰，主回路中的熱量就通過熱交換器 傳熱管束傳至冷卻水箱13。出口管線冷水與入口管線熱水之間的密度差使得流體在主回路 中形成了自然循環(huán)。
[0044] 冷卻水箱13由3個豎直圓管并聯(lián)與上下水平圓管連接而成。每個豎直圓管中 分別包含了一根傳熱管12的豎直段。水平圓管尺寸為Φ325Χ3. 5mm，豎直圓管尺寸為 Φ219Χ3. 5_。根據(jù)西屋公司對AP600非能動余熱排出熱交換器的試驗研究表明，相鄰傳 熱管軸間距較大時，管束之間的熱效應(yīng)相互獨立。典型的熱交換器傳熱管管間距與直徑比 P/D為I. 3-1. 5，AP600中P/D = 2。當(dāng)冷卻水箱壁面與傳熱管的距離足夠大時，水箱壁面的 距離變化對傳熱管內(nèi)外傳熱的影響可以忽略。本裝置中，冷卻水箱13壁面與傳熱管12距 離大于38mm，不會影響主回路與冷卻水的傳熱，因此對冷卻水箱的合理簡化是可行的。
[0045] 冷卻水箱13的主要技術(shù)參數(shù)如表3所示。二次側(cè)的冷卻水從冷卻水箱13底部的 入口管16流進(jìn)去，從上法蘭蓋17上的出口管18流出。上法蘭蓋上還有另一個出口管19 用于冷卻水的溢流。
[0046] 表3冷卻水箱主要技術(shù)參數(shù)
[0049] 為了獲取自然循環(huán)兩相流動傳熱試驗數(shù)據(jù)，試驗段1中布置了許多溫度測點，包 括傳熱管12中心流體溫度、外壁面溫度和冷卻水箱13池水溫度。
[0050] 如圖3所示，為測量傳熱管12中心流體溫度，在傳熱管12中布置了數(shù)根熱偶阱 20。熱偶阱插入傳熱管12中并與傳熱管12壁面銀焊，用三腳支架21將其支撐在傳熱管12 中心。直徑為〇.5_的鎧裝熱電偶從熱偶阱20的開口端穿進(jìn)去。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)需要，本試 驗裝置需要在A傳熱管12中布置10根熱電偶，在B傳熱管12中布置12根熱電偶，在C傳 熱管12中布置13根熱電偶。熱偶阱尺寸的選取既要保證能夠穿入足夠數(shù)量的熱電偶，又 要盡可能減小其對傳熱管內(nèi)流體流動的影響，同時，還要滿足20MPa、350°C的設(shè)計條件。因 此，熱偶阱20使用Φ3Χ0. 5mm的304不銹鋼無縫管制作而成，鋼管一端封閉，一端開口。
[0051] 傳熱管12外壁面溫度使用直接焊接在外壁表面的熱電偶進(jìn)行測量。A管表面布置 了 10根熱電偶，B管布置了 14根，C管布置了 13根。壁面溫度熱電偶與中心流體溫度熱電 偶交錯分布。
[0052] 此外，為測量冷卻水箱13池水溫度，在冷卻水箱13中布置了 18根熱偶阱。熱偶 阱插入冷卻水箱13中，并與水箱壁面焊接。直徑為0.5mm的鎧裝熱電偶穿進(jìn)熱偶阱中，每 個熱偶阱中安裝1根熱電偶。
[0053] (2)穩(wěn)壓器
[0054] 試驗裝置中穩(wěn)壓器2與傳熱試驗段1的出口管道和屏蔽栗3的入口管道相連，其 作用是維持主回路系統(tǒng)壓力恒定，為回路系統(tǒng)提供足夠的體積補(bǔ)償，從而保證主回路系統(tǒng) 的壓力穩(wěn)定性和安全性。
[0055] 穩(wěn)壓器采用立式圓柱形結(jié)構(gòu)，并且有上、下橢圓形封頭，容器外殼用304不銹鋼制 成。穩(wěn)壓器穩(wěn)壓過程中，容器內(nèi)氣體排放由排氣閥實現(xiàn)，排氣閥安裝在穩(wěn)壓器的頂端；系統(tǒng) 壓力保護(hù)通過安裝在穩(wěn)壓器上端的安全閥實現(xiàn)，當(dāng)壓力超過19MPa時，安全閥開啟，當(dāng)壓力 下降到ISMPa時，安全閥自動回座密封，保持主回路系統(tǒng)的壓力在額定范圍內(nèi)運(yùn)行。穩(wěn)壓器 主要技術(shù)參數(shù)見表4。
[0056] 表4穩(wěn)壓器主要技術(shù)參數(shù)
[0058] (3)屏蔽栗
[0059] 屏蔽栗3與傳熱試驗段1的出口管道相連，是主回路循環(huán)系統(tǒng)的主要動力設(shè)備，提 供不同試驗工況下所需的流體流量。當(dāng)進(jìn)行較大流量的循環(huán)傳熱試驗時，自然循環(huán)達(dá)不到 試驗工況所需流量，就需要開啟屏蔽栗3進(jìn)行強(qiáng)迫循環(huán)傳熱試驗。通過調(diào)節(jié)屏蔽栗3前的 閥門VAJ102和旁通閥門VAJ101，調(diào)節(jié)主回路的流量。
[0060] 根據(jù)試驗裝置的設(shè)計能力定位，需要主回路循環(huán)系統(tǒng)具備15m3/h的循環(huán)流量能 力。因此，選取屏蔽栗3的主要技術(shù)參數(shù)見表5。屏蔽栗3與主回路管道采用焊接形式連 接。栗的軸承潤滑及屏蔽套的冷卻通過二次水循環(huán)冷卻系統(tǒng)來保證。栗的軸承潤滑、屏蔽 套冷卻用的冷卻水必須保證連續(xù)供應(yīng)，當(dāng)冷卻水中斷時，控制系統(tǒng)報警，并切斷屏蔽栗3電 源。
[0063] ⑷加熱器
[0064] 加熱器4安裝在屏蔽栗2和傳熱試驗段1之間，主回路流體流經(jīng)加熱器4,再經(jīng)上 分流器14流入傳熱管12。通過調(diào)節(jié)加熱器4的功率，使傳熱管12入口溫度達(dá)到試驗要求。
[0065] 加熱器4最大工作壓力為15MPa，最大工作溫度為324°C。加熱器內(nèi)工質(zhì)為純水。 加熱器4采用Φ32Χ3πιπι、長度約4. 5m的管子制成。加熱器4與主回路管道通過法蘭連接， 法蘭間加絕緣密封墊片。加熱器4采用經(jīng)可控硅整流電源整定后的直流低電壓大電流直接 輸出到加熱管段上的加熱方式。整流電源輸出為12脈波直流DC :50V、0~10000A。加熱 電功率為300KW。管道中間接電源正極，兩端接電源負(fù)極。
[0066] (5)循環(huán)栗
[0067] 循環(huán)栗5為離心栗，其入口與換熱器6的管程出口連接，出口與冷卻水箱13的入 口管16相連，其作用是將冷卻水箱13內(nèi)的水抽出，經(jīng)換熱器6冷卻后，再注入冷卻水箱13， 實現(xiàn)冷卻水箱13內(nèi)水的循環(huán)和溫度恒定。
[0068] (6)換熱器
[0069] 換熱器6的管程入口與冷卻水箱13的出口管18相連，管程出口與循環(huán)栗5的入 口相連，其作用是降低從冷卻水箱13出來的流體溫度，以實現(xiàn)冷卻水箱13內(nèi)水溫恒定。換 熱器為蒸發(fā)式換熱器，采用管殼式結(jié)構(gòu)，立式布置，管程換熱管采用U型布置。殼程為圓柱 筒體結(jié)構(gòu)，筒體與上下封頭連接，上封頭為橢圓形封頭，下封頭為球形封頭。殼程和管程材 質(zhì)均為304不銹鋼。換熱器6的主要技術(shù)參數(shù)見表6。
[0070] 表6換熱器技術(shù)參數(shù)表
[0071] CN 204834063 U ^ ΗΠ Τ> 8/9 貞
[0072] (7)高位水箱
[0073] 高位水箱7的功能是儲存主回路系統(tǒng)用純水，在重力作用下向主回路系統(tǒng)注水。 高位水箱為直徑lm、高I. 2m的圓柱形水箱。水箱工作溫度為20~90°C，工作壓力為常壓， 水箱材質(zhì)為304不銹鋼。
[0074] (8)低位水箱
[0075] 低位水箱8的功能是儲存主回路