一种蒸汽发生器水室封头与主泵泵壳一体化可视化试验件 |
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| 申请号 | CN202210493476.8 | 申请日 | 2022-05-07 | 公开(公告)号 | CN115050492B | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 上海核工程研究设计院股份有限公司; | 发明人 | 黄俊; 陈俨; 张伟; 林绍萱; 巢孟科; 钟云; 陈银辉; 尤岩; 张兴; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 蒸汽 发生器 水 室封头与主 泵 泵壳 一体化 可视化 试验件，包括承托件，在承托件上安装泵壳腔室，第一水室封头模拟件与泵壳腔室的顶部胶接在一起，且第一水室封头模拟件的出口与泵壳腔室连通，泵壳腔室的主泵出口 位置 连接缩紧段，缩紧段的出口与第一环腔模拟件的入口连通，第一环腔模拟件的出口通过台架管道与第二环腔模拟件的入口连通，第二环腔模拟件的出口与第二水室封头模拟件的入口连通，第二水室封头模拟件通过U形 管束 与第一水室封头模拟件相连；第一水室封头模拟件、缩紧段、第二水室封头模拟件采用透明材质制作，本发明使得回路中的水能模拟产品中的冷却剂循环流动，以实现双平面 正交 PIV流场测量和分析。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种蒸汽发生器水室封头与主泵泵壳一体化可视化试验件，其特征在于，包括承托件，在承托件上安装泵壳腔室，第一水室封头模拟件与泵壳腔室的顶部胶接在一起，且第一水室封头模拟件的出口与泵壳腔室的内腔连通，泵壳腔室的主泵出口位置连接缩紧段，缩紧段的出口与第一环腔模拟件的入口相连通，第一环腔模拟件的出口位于其底部，第一环腔模拟件的出口通过台架管道与第二环腔模拟件的入口连通，第二环腔模拟件的出口与第二水室封头模拟件的入口连通，第二水室封头模拟件的出口的安装第一管板模拟件，第一管板模拟件与U形管束的一端相连，U形管束的另一端与第二管板模拟件相连；第二管板模拟件安装在第一水室封头模拟件的入口；所述的第一水室封头模拟件、缩紧段、第二水室封头模拟件采用透明材质制作。 |
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| 说明书全文 | 一种蒸汽发生器水室封头与主泵泵壳一体化可视化试验件技术领域背景技术[0002] 小型模块化反应堆采用紧凑式布置方式。紧凑式布置是在分散布置的基础上取消了设备之间的管道，而将设备直接通过进出口管嘴连接，反应堆设备布置紧凑化从而节省系统所需的布置空间。由于取消了设备之间的大尺寸连接管道，降低了发生大破口失水事故的可能性，因此反应堆安全性得到提高。由于蒸汽发生器水室封头与主泵泵壳为一体化结构，主泵水力部件直接插入一体化封头结构内，主泵与蒸汽发生器水室封头内部流场产生强耦合。 [0003] 为了开展水室封头与主泵泵壳一体化结构水力特性(含测量)试验研究，需要设计一个试验件来模拟实际的冷却剂流动，目前现有技术中没有这方面的试验件。 发明内容[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种蒸汽发生器水室封头与主泵泵壳一体化可视化试验件。 [0005] 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现： [0006] 第一方面，本发明的实施例提供了一种蒸汽发生器水室封头与主泵泵壳一体化可视化试验件，包括承托件，在承托件上安装泵壳腔室，第一水室封头模拟件与泵壳腔室的顶部胶接在一起，且第一水室封头模拟件的出口与泵壳腔室的内腔连通，泵壳腔室的主泵出口位置连接缩紧段，缩紧段的出口与第一环腔模拟件的入口相连通，第一环腔模拟件的出口位于其底部，第一环腔模拟件的出口通过台架管道与第二环腔模拟件的入口连通，第二环腔模拟件的出口与第二水室封头模拟件的入口连通，第二水室封头模拟件的出口的安装第一管板模拟件，第一管板模拟件与U形管束的一端相连，U形管束的另一端与第二管板模拟件相连；第二管板模拟件安装在第一水室封头模拟件的入口；所述的第一水室封头模拟件、缩紧段、第二水室封头模拟件采用透明材质制作；在第一水室封头模拟件、缩紧段和第二水室封头模拟件的外侧设有PIV流场测量装置。 [0007] 作为进一步的技术方案，所述的第一水室封头模拟件采用亚克力材料。 [0008] 作为进一步的技术方案，所述的缩紧段采用亚克力材料； [0009] 作为进一步的技术方案，所述的第二水室封头模拟件采用亚克力材料。 [0010] 作为进一步的技术方案，所述的泵壳腔室、第一环腔模拟件、第二环腔模拟件采用塑料材质。 [0011] 作为进一步的技术方案，所述的缩紧段的两端半径大小不同，按照水流方向，其入口端的半径大于出口端。 [0012] 作为进一步的技术方案，所述的泵壳腔室、第一环腔模拟件、第二环腔模拟件采用塑料材质。 [0013] 作为进一步的技术方案，所述的承托件、台架管道、U形管束、第一管板模拟件和第二管板模拟件均采用金属材质。 [0014] 作为进一步的技术方案，所述的缩紧段的两端半径大小不同，按照水流方向，其入口端的半径大于出口端。 [0015] 作为进一步的技术方案，在承托件底部安装台架管道，台架管道的一端与第一环腔模拟件的出口连通，台架管道的另一端与第二环腔模拟件的入口连通。 [0016] 作为进一步的技术方案，所述的第二环腔模拟件的入口在其底部，出口在其侧面；所述的第一环腔模拟件的入口在其侧面，出口在其底部。 [0017] 上述本发明的实施例的有益效果如下： [0018] 本发明提出的一种蒸汽发生器水室封头与主泵泵壳一体化可视化试验件，适用于小型模块化紧凑式反应堆布置方案；将整体水室封头锻件分为两个模拟件，放置在一个闭式循环回路中，使得回路中的水能模拟产品中的冷却剂循环流动，以实现双平面正交PIV流场测量和分析。附图说明 [0020] 图1是本发明的水室封头泵壳一体化结构产品原型半剖状态的示意图； [0021] 图2是本发明的试验件内部结构剖面及水回路示意图； [0022] 图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。 [0023] 1水室封头壳体，2水室隔板，3导流板，4管子支撑板，5管板模拟件，6第一水室封头模拟件，7主泵吸入口，8泵壳腔室，9主泵出口，10型钢承托，11台架管道，12第二环腔模拟件，13管板模拟件，14管子支撑板，15 U形管束，16抗振条，17缩紧段，18第二水室封头模拟件，19第一环腔模拟件。 具体实施方式[0024] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。 [0025] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合； [0026] 为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种水室封头与主泵泵壳一体化结构可视化试验件。 [0027] 本发明的一种典型的实施方式中，本实施例提出了一种水室封头与主泵泵壳一体化结构可视化试验件，将整体蒸汽发生器水室封头与反应堆环腔结构分别拆分成两块试验件模拟； [0028] 图1是本发明中的水室封头泵壳一体化结构产品原型示意图，在图1中，水室封头泵壳的产品原型是一体成型件，里面设置有隔板以及导流板等，本实施例为了开展水室封头与主泵泵壳一体化结构水力特性(含测量)试验研究，需要设计一个试验件来模拟实际的冷却剂流动，且与该试验件与PIV测量结合，PIV测量是一种非侵入式的流场测量手段，能够实现对蒸汽发生器水室封头内部耦合流场的测量分析。为实现对蒸汽发生器水室封头一体化结构耦合流场的双平面正交PIV测量，因此本实施例中设计了一种可视化试验件。 [0029] 图2为本实施例提出的可视化试验件及水回路的流动过程示意图，本试验件包括多个独立试验件，具体的包括管板模拟件5、第一水室封头模拟件6、主泵吸入口7、泵壳腔室8、主泵出口9、型钢承托10、台架管道11、第二环腔模拟件12、管板模拟件13、管子支撑板14、U形管束15、抗振条16、缩紧段17、第二水室封头模拟件18、第一环腔模拟件19； [0030] 第一水室封头模拟件6、缩紧段17、第二水室封头模拟件18的成型材料均采用透明亚克力材料；因此需要进行PIV测量的位置为第一水室封头模拟件6、缩颈段17和第二水室封头模拟件18，因此该部分采用亚克力材质。 [0031] 泵壳腔室8、第二环腔模拟件12、第一环腔模拟件19、成型材料均采用聚四氟乙烯、或者其他塑料材质成型，例如ABS塑料材质。 [0033] 上述各个部件的连接关系如下： [0034] 泵壳腔室8安装在型钢承托上，第一水室封头模拟件6与泵壳腔室8的顶部胶接在一起，位于主泵吸入口7位置，且第一水室封头模拟件6的内腔与泵壳腔室8的内腔连通，泵壳腔室8的主泵出口9位置连接缩紧段17，缩紧段17的出口与第一环腔模拟件19的入口相连通，第一环腔模拟件19的出口位于底部，且在型钢承托底部安装台架管道11，台架管道11的一端与第一环腔模拟件19的出口连通，台架管道11的另一端与第二环腔模拟件12的入口连通，第二环腔模拟件12的出口与第二水室封头模拟件18的入口连通，第二水室封头模拟件18的出口的安装管板模拟件13，管板模拟件13与U形管束15的一端相连，U形管束15的另一端与管板模拟件2相连；管板模拟件2安装在第一水室封头模拟件6的入口；在第一水室封头模拟件、缩紧段和第二水室封头模拟件的外侧设有PIV流场测量装置。 [0035] 进一步的，上述的PIV流场测量装置为现有装置，在此不进行详细赘述了。 [0036] 进一步的，上述的缩紧段17的两端半径大小不同，按照水流方向，其入口端的半径大于出口端。 [0037] 进一步的，上述的第二环腔模拟件12的入口在其底部，出口在其侧面；第一环腔模拟件19的入口在其侧面，出口在其底部，且第二环腔模拟件12与第一环腔模拟件19的结构也不相同。 [0038] 进一步的，上述的第一水室封头模拟件6和第二水室封头模拟件18的结构与现有的原型产品的内部结构相同。 [0039] 具体的工作过程如下： [0040] 泵壳腔室8中经主泵加压的水流通过主泵出口9进入第一环腔模拟件19，再向下通过台架管道11后向上回流进第二环腔模拟件12。随后通过进口管嘴进入第二水室封头模拟件13，向上流入U形管束15，向下流入第一水室封头模拟件6，并流入泵壳腔室8完成一个循环。 [0041] 进入第一水室封头模拟件6的流体在主泵的作用下加速，并从缩颈段17进入回路，在靠近主泵进出口的位置，受主泵的作用，流动具有强三维性，并且可能存在局部的分离流和强烈的二次流。同时，受制于进口流动的非均匀性影响，主泵当中的流动同样存在相似的流动现象。传统的计算流体力学方法在预测这些流动现象时存在较大的误差，因此需要结合实验测量来开展计算流场的校正，以期能够实现对整个直连结构水力特性的精准预测。本实施例中的流场PIV测量在主泵的入口段(对应上述的第一水室封头模拟件)、出口段(对应上述的缩颈段17)和第二水室封头模拟件开展。 [0042] 本实施例提出了一种水室封头与主泵泵壳一体化结构可视化试验件，试验件制造由多种材质加工装配相结合的工艺实现，可采用以下步骤进行： [0043] 1)第一水室封头模拟件6、缩紧段17、第二水室封头模拟件18为透明亚克力材料，由亚克力加工厂进行分块制造加工并采用胶水粘接； [0044] 2)直连结构水力部件腔室、第一环腔模拟件、第二环腔模拟件及其他PIV测量不相关部位采用ABS材质，由亚克力加工厂进行分块制造加工并采用胶水粘接； [0045] 3)上述采用亚克力材料制作的件与采用ABS材质制作的件由亚克力加工厂通过金属预埋件进行螺栓连接附加胶水粘接的方式进行组装，并进行耐压试验； [0047] 5)各部件完成外协加工后运抵试验现场，通过焊接和螺栓连接成一个整体的试验件承压回路并进行耐压试验。 [0048] 最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。 [0049] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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