專利名稱：一種利用溫差電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體驅(qū)動(dòng)的液體貯存箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液體貯存箱設(shè)計(jì)，具體涉及一種利用溫差電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體驅(qū)動(dòng)的液體貯存箱。
背景技術(shù)：
在核能發(fā)電廠中，液體的貯存通常是靜態(tài)的，貯存箱只需滿足密封性、恒溫性及可接入性即可。但在某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合中，尤其是事故工況下，如果能實(shí)現(xiàn)貯存液體的攪混，貯存液體的預(yù)設(shè)功能將可以大為加強(qiáng)，但這種攪混功所需的動(dòng)力通常是難以及時(shí)獲得的。以美國(guó)西屋公司設(shè)計(jì)的第三代核電廠AP1000為例，其主要優(yōu)勢(shì)和典型特性是其具有非能動(dòng)特性的安全系統(tǒng)。AP1000的安全殼內(nèi)置換料水箱(IRWST)在核電廠發(fā)生事故時(shí)是重要的安全殼內(nèi)中間熱講，由于水體巨大，在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)和安全殼內(nèi)環(huán)境保持較大的溫差，如果能設(shè)法對(duì)此溫差加以利用，用產(chǎn)生的電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備促進(jìn)IRWST內(nèi)部流體對(duì)流換熱，則其功能將得到可觀的提升。再如具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代核電廠ACP1000，非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)設(shè)計(jì)是其應(yīng)對(duì)嚴(yán)重事故的重要手段，可參見發(fā)明“雙層混凝土安全殼非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)強(qiáng)化換熱方法和裝置”(申請(qǐng)?zhí)?201210090809.9)及發(fā)明“安全殼非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)換熱器的換熱管”(申請(qǐng)?zhí)?201120551527.5)。該系統(tǒng)置于安全殼頂部的非能動(dòng)冷卻水箱是核電廠的最終熱阱。在事故初期，非能動(dòng)冷卻水箱內(nèi)的水為常溫，而安全殼內(nèi)蒸汽的溫度高于一百度，可用溫差可維持超過72小時(shí)以上；在事故后期，非能動(dòng)冷卻水箱內(nèi)的水處于沸騰狀態(tài)，水體與環(huán)境又能形成可用溫差，如果能設(shè)法對(duì)上述的兩個(gè)溫差加以利用，則核電廠的整體安全性將得到可觀的提升。溫差發(fā)電技術(shù)最早由德國(guó)科學(xué)家Seebeck在1821年發(fā)現(xiàn),也稱為seebeck效應(yīng)。在20世紀(jì)初該技術(shù)有了顯著的發(fā)展，熱電材料的研究突破金屬找到半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體的優(yōu)良的熱電轉(zhuǎn)化特性決定了它在溫差發(fā)電扮演者不可替代的角色。半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)發(fā)展初期，由于它的成本問題和技術(shù)不完備使得應(yīng)用不廣泛，到現(xiàn)在，溫差發(fā)電技術(shù)在許多方面的應(yīng)用都有了很大的進(jìn)展。隨著熱電材料研究取得不斷的進(jìn)展，特別是納米化與低維化的發(fā)展，材料的熱電優(yōu)值有顯著的提高。而且伴隨著溫差發(fā)電材料的不斷開發(fā)成本降低，弓丨起人們的高度重視，因此在一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家，熱電技術(shù)也從軍事航天領(lǐng)域向工業(yè)和民用方向發(fā)展普及。本發(fā)明尋求構(gòu)建一種利用溫差電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體驅(qū)動(dòng)的液體貯存箱，以期在核電廠事故工況下，將反應(yīng)堆非正常釋熱轉(zhuǎn)化為電能，并驅(qū)動(dòng)集成于貯存箱的屏蔽泵及風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)貯存液體的攪混。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求構(gòu)建一種利用溫差電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體驅(qū)動(dòng)的液體貯存箱，以期在核電廠事故工況下，將反應(yīng)堆非正常釋熱轉(zhuǎn)化為電能，并驅(qū)動(dòng)集成于貯存箱的屏蔽泵及風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)貯存液體的攪混。本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述。一種利用溫差電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體驅(qū)動(dòng)的液體貯存箱的箱體空間由箱體外圍側(cè)壁，箱體頂蓋，箱體底板及箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁包圍而成，箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁的空氣一側(cè)圍成通風(fēng)通道，其特征在于在所述貯存箱相應(yīng)位置上按如下一種或若干種方式設(shè)有溫差電源:( I)箱體外圍側(cè)壁的墻體上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)溫差電源，溫差電源熱側(cè)位于箱體內(nèi)壁，與箱體內(nèi)液體接觸，冷側(cè)位于箱體外壁，與空氣直接接觸；(2)箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁的墻體設(shè)有一個(gè)或多個(gè)溫差電源，溫差電源的熱側(cè)位于內(nèi)環(huán)外壁，與箱體內(nèi)液體接觸，冷側(cè)位于內(nèi)環(huán)內(nèi)壁，與通風(fēng)通道內(nèi)的空氣接觸；(3)箱體頂蓋上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)溫差電源，溫差電源的熱側(cè)位于頂蓋內(nèi)壁，與箱體內(nèi)汽空間接觸，冷側(cè)位于頂蓋外壁，與空氣直接接觸；(4)箱體底板上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)溫差電源，溫差電源的熱側(cè)位于底板外側(cè)的熱液通道內(nèi)，與熱液通道液體接觸，冷側(cè)位于箱體內(nèi)壁，與箱體內(nèi)液體直接接觸；并且所述箱體還包括如下至少一種結(jié)構(gòu):(A)箱體外圍側(cè)壁上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)蒸汽出口，蒸汽出口位于箱體內(nèi)液體液面以上，蒸汽出口附近裝有用于加強(qiáng)通風(fēng)的排風(fēng)機(jī)，在箱體內(nèi)液體17溫度逐漸升高并開始沸騰的過程中，在箱體汽空間16內(nèi)會(huì)積聚大量蒸汽，排風(fēng)機(jī)可以促進(jìn)這些蒸汽的排出。(B)箱體底板箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁相連的拐角處設(shè)有一個(gè)或多個(gè)屏蔽泵，屏蔽泵將水吸入并加速向上排出，從而促進(jìn)自然循環(huán)；所述排風(fēng)機(jī)和/或屏蔽泵與所述溫差電源通過電纜連接獲得供電。本發(fā)明可有效利用液體貯存箱內(nèi)有關(guān)部位的溫度差，實(shí)現(xiàn)溫差電源發(fā)電，并通過溫差電源向排風(fēng)機(jī)和/或屏蔽泵供電，從而有利于貯存箱內(nèi)液體的混合。進(jìn)一步，液體貯存箱上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)溫差電源，熱液通道由熱液總管、熱液擴(kuò)展通道和若干箱體熱液入口管線。這種結(jié)構(gòu)更有利于實(shí)現(xiàn)溫差電源與熱側(cè)與熱液更充分的接觸。進(jìn)一步，液體貯存箱上的一條或多條箱體冷液流出管線，該管線比箱體熱液入口管線更靠近箱體外圍側(cè)壁，這樣的布置更有利于提高箱體內(nèi)液體的攪混，使熱水加速向上流動(dòng)，冷水加速向下流動(dòng)，從而促進(jìn)自然循環(huán)。


圖1實(shí)施實(shí)例結(jié)構(gòu)示意圖(箱體蒸汽出口軸線標(biāo)高剖面俯視圖)圖2實(shí)施實(shí)例結(jié)構(gòu)示意圖(箱體外圍側(cè)壁溫差電源上沿標(biāo)高剖面俯視圖)圖3箱體外圍側(cè)壁溫差電源示意圖(局部)圖4實(shí)施實(shí)例結(jié)構(gòu)示意圖(50%豎直剖面正視圖)圖5實(shí)施實(shí)例結(jié)構(gòu)示意圖(33%寬度豎直剖面正視圖)圖6實(shí)施實(shí)例結(jié)構(gòu)示意圖(仰視圖)圖7熱液擴(kuò)展通道總體示意8熱液擴(kuò)展通道橫斷面示意9溫差電源示意圖
圖中，1.箱體外圍側(cè)壁，2.箱體頂蓋，3.箱體底板，4.箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁，5.箱體冷液流出管線，6.箱體蒸汽出口，7.箱體熱液入口管線，8.熱液總管，9.溫差電源，10.溫差電源，11.溫差電源，12.溫差電源，13.熱液擴(kuò)展通道，14.屏蔽泵，15.通風(fēng)通道，16.箱體內(nèi)汽空間，17.箱體內(nèi)液體，18.熱液擴(kuò)展通道液體。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種利用溫差電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體驅(qū)動(dòng)的液體貯存箱，該液體貯存箱的箱體空間由箱體外圍側(cè)壁1，箱體頂蓋2，箱體底板3及箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁4包圍而成；箱體空間水平截面為中心對(duì)稱的環(huán)狀多邊形、圓環(huán)形、多邊形或圓形；箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁4在箱體以外包圍形成通風(fēng)通道15。如圖1至圖4所示，箱體外圍側(cè)壁I的部分墻體是一個(gè)或多個(gè)箱體外圍側(cè)壁溫差電源9，箱體頂蓋2的部分墻體是一個(gè)或多個(gè)頂蓋溫差電源11，箱體底板3的部分墻體是一個(gè)或多個(gè)箱體底板溫差電源10，箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁4的部分墻體是一個(gè)或多個(gè)箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁溫差電源12。如圖3、圖5、圖7及圖8所示，箱體外圍側(cè)壁溫差電源9的熱側(cè)9H位于箱體內(nèi)壁，與箱體內(nèi)液體17接觸，冷側(cè)9C位于箱體外壁，與空氣直接接觸；頂蓋溫差電源11的熱側(cè)IlH位于箱體內(nèi)壁，與箱體內(nèi)汽空間16接觸，冷側(cè)IlC位于箱體外壁，與空氣直接接觸；箱體底板溫差電源10的熱側(cè)IOH位于熱液擴(kuò)展通道13內(nèi)，與熱液擴(kuò)展通道液體18直接接觸,冷側(cè)IOC位于箱體內(nèi)壁，與箱體內(nèi)液體17直接接觸；箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁溫差電源12的熱側(cè)(12H)位于箱體內(nèi)壁，與箱體內(nèi)液體17接觸，冷側(cè)12H位于箱體外壁，與通風(fēng)通道15內(nèi)的空氣接觸。如圖6、圖7及圖8所示，熱液通過熱液總管8流入熱液擴(kuò)展通道13，熱液與箱體底板溫差電源10的熱側(cè)IOH在熱液擴(kuò)展通道13內(nèi)充分接觸，并通過箱體熱液入口管線7流入箱體。如圖1及圖2所示,箱體外圍側(cè)壁I上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)箱體蒸汽出口 6,箱體蒸汽出口 6位于箱體內(nèi)液體17液面以上，連通箱體汽空間16和箱體外大氣。如圖1、圖2、圖4及圖5所示，箱體蒸汽出口 6上裝有用于加強(qiáng)通風(fēng)的排風(fēng)機(jī)，該排風(fēng)機(jī)可由箱體外圍側(cè)壁溫差電源9，頂蓋溫差電源11或箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁溫差電源12供電。在箱體內(nèi)液體17溫度逐漸升高并開始沸騰的過程中，在箱體汽空間16內(nèi)會(huì)積聚大量蒸汽，排風(fēng)機(jī)可以促進(jìn)這些蒸汽的排出。如圖1、圖2及圖4至圖8所示，箱體底板3上，與箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁4相連的拐角處，設(shè)有一個(gè)或多個(gè)屏蔽泵14，該屏蔽泵可由箱體底板溫差電源10，箱體外圍側(cè)壁溫差電源9，頂蓋溫差電源11或箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁溫差電源12供電。屏蔽泵將水吸入并加速向上排出，從而促進(jìn)自然循環(huán)。如圖1、圖2、圖4及圖5所示，箱體底板3上具有一條或多條箱體冷液流出管線5，該管線比箱體熱液入口管線(7)更靠近箱體外圍側(cè)壁(I)。這樣的布置更有利于提高箱體內(nèi)液體17的攪混，使熱水加速向上流動(dòng)，冷水加速向下流動(dòng)，從而促進(jìn)自然循環(huán)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用溫差電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體驅(qū)動(dòng)的液體貯存箱，該液體貯存箱的箱體空間由箱體外圍側(cè)壁(1)，箱體頂蓋(2)，箱體底板(3)及箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁(4)包圍而成，箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁(4)的空氣一側(cè)圍成通風(fēng)通道(15)，其特征在于在所述貯存箱相應(yīng)位置上按如下一種或若干種方式設(shè)有溫差電源: (1)箱體外圍側(cè)壁(I)的墻體上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)溫差電源(9)，溫差電源熱側(cè)(9H)位于箱體內(nèi)壁，與箱體內(nèi)液體(17)接觸，冷側(cè)(9C)位于箱體外壁，與空氣直接接觸； (2)箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁(4)的墻體設(shè)有一個(gè)或多個(gè)溫差電源(12)，溫差電源(12)的熱側(cè)(12H)位于內(nèi)環(huán)外壁，與箱體內(nèi)液體(17 )接觸，冷側(cè)(12H)位于內(nèi)環(huán)內(nèi)壁，與通風(fēng)通道(15 )內(nèi)的空氣接觸； (3)箱體頂蓋(2)上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)溫差電源(11)，溫差電源(11)的熱側(cè)(IlH)位于頂蓋內(nèi)壁，與箱體內(nèi)汽空間(16)接觸，冷側(cè)(11C)位于頂蓋外壁，與空氣直接接觸； (4)箱體底板(3)上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)溫差電源(10)，溫差電源(10)的熱側(cè)(IOH)位于底板外側(cè)的熱液通道內(nèi)，與熱液通道液體(18 )接觸，冷側(cè)(IOC)位于箱體內(nèi)壁，與箱體內(nèi)液體(17)直接接觸； 并且所述箱體還包括如下至少一種結(jié)構(gòu): (A)箱體外圍側(cè)壁(I)上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)蒸汽出口(6)，蒸汽出口(6)位于箱體內(nèi)液體(17)液面以上，蒸汽出口(6)附近裝有用于加強(qiáng)通風(fēng)的排風(fēng)機(jī)； (B)箱體底板(3)箱體內(nèi)環(huán)側(cè)壁(4)相連的拐角處設(shè)有一個(gè)或多個(gè)屏蔽泵(14); 所述排風(fēng)機(jī)和/或屏蔽泵與所述溫差電源通過電纜連接獲得供電。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用溫差電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體驅(qū)動(dòng)的液體貯存箱，其特征在于:在箱體底板(3)上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)溫差電源(10)，所述熱液通道由熱液總管(8)、熱液擴(kuò)展通道(13)和若干箱體熱液入口管線(7 )。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種利用溫差電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體驅(qū)動(dòng)的液體貯存箱，其特征在于:箱體底板(3)上具有一條或多條箱體冷液流出管線(5)，該管線比箱體熱液入口管線(7 )更靠近箱體外圍側(cè)壁(I)。
全文摘要
在核能發(fā)電廠中，液體的貯存通常是靜態(tài)的，貯存箱只需滿足密封性、恒溫性及可接入性即可。但在某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合中，尤其是事故工況下，如果能實(shí)現(xiàn)貯存液體的攪混，貯存液體的預(yù)設(shè)功能將可以大為加強(qiáng)，但這種攪混功所需的動(dòng)力通常是難以及時(shí)獲得的。本發(fā)明屬于液體貯存箱設(shè)計(jì)，具體涉及一種利用溫差電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流體驅(qū)動(dòng)的液體貯存箱。該貯存箱的墻體、頂蓋及底板上均設(shè)有多組溫差電源，可在核電廠事故工況下，將反應(yīng)堆非正常釋熱轉(zhuǎn)化為電能，并驅(qū)動(dòng)集成于貯存箱的屏蔽泵及風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)貯存液體的攪混。
文檔編號(hào)B65D90/38GK103204333SQ20131010459
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者韓旭, 李軍, 荊春寧, 常猛, 王雨晗 申請(qǐng)人:中國(guó)核電工程有限公司