本發(fā)明涉及反應堆熱工水力及安全技術領域，具體涉及一種噴淋式冷凝裝置，并公開了利用該噴淋式冷凝裝置構成的反應堆模擬試驗裝置二回路系統(tǒng)。

背景技術：

核反應堆是將核能轉化為電能或機械能的復雜熱力系統(tǒng)?，F(xiàn)有的核反應堆多為壓水堆，壓水堆主要包括一回路和二回路系統(tǒng)。其中，一回路負責將核能轉化為熱能，并將獲得的熱能傳遞給二回路。二回路負責將從一回路得到的熱能轉化為電能或機械能。實際的反應堆二回路中，常采用汽輪機作為能量轉換裝置，即通過蒸汽在汽輪機中做功，將蒸汽的熱能轉化為機械能，再通過發(fā)電機將機械能轉換為電能。由于汽輪機結構復雜，造價高昂，因而在反應堆模擬試驗中，如果采用汽輪機作為耗汽裝置則導致成本較高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是：由于汽輪機的造價高昂，導致在反應堆模擬試驗中如果采用汽輪機作為耗汽裝置則成本較高的問題，目的在于提供一種噴淋式冷凝裝置，替代反應堆模擬試驗中的汽輪機，解決上述反應堆模擬試驗中采用汽輪機作為耗汽裝置導致試驗成本較高的問題。

有鑒于汽輪機的造價高昂的問題，本發(fā)明設計了一種可用于反應堆模擬試驗的噴淋式冷凝裝置，本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種噴淋式冷凝裝置，包括具有進口接管和出口接管的壓力容器，設置在壓力容器頂部的噴淋接管，設置在壓力容器內部且與噴淋接管連通的噴頭；所述出口接管位于壓力容器的底部，所述進口接管位于壓力容器的上部。

試驗過程中，從蒸汽發(fā)生器產生的蒸汽通過主蒸汽管道進入噴淋冷凝裝置后，與噴淋裝置中噴出的大量低溫液滴混合，部分蒸汽迅速凝結成水，并沉降至裝置的下部水空間。蒸汽凝結后，在裝置上部汽空間形成低壓區(qū)，進一步抽吸主蒸汽管道中的蒸汽進入裝置。

本發(fā)明中，該一種噴淋式冷凝裝置可以通過噴淋使蒸汽在裝置上部空間冷凝而產生局部的真空，形成低壓區(qū)，可為蒸汽管道中蒸汽的流動提供驅動力，驅動蒸汽不斷進入噴淋裝置，有效模擬了汽輪機運行中通過調節(jié)背壓產生的抽汽效果，實現(xiàn)了對反應堆二回路汽輪機抽汽作用的模擬。噴淋冷凝裝置利用蒸汽冷凝產生局部真空這一物理效應產生蒸汽循環(huán)驅動力，效果明顯且可靠性高。

并且，該一種噴淋式冷凝裝置又可將蒸汽冷凝為飽和水，使其完成相變后更容易進行換熱，進而便于通過進一步換熱達到蒸汽發(fā)生器二次側給水的溫度標準。本發(fā)明使用該裝置后，只要在回路中增加相應的換熱設備，就可以完整模擬整個二回路熱力循環(huán)過程，極大地節(jié)約模擬系統(tǒng)的成本，效果十分顯著。

進一步，所述壓力容器內的底部位置處設置有電加熱元件，所述電加熱元件的數(shù)量為四組，每組電加熱元件的投入或切除可獨立控制。該壓力容器內還設置有用于檢測壓力容器的內部壓力的壓力測量裝置，該壓力測量裝置的數(shù)量為兩個，分別設置在壓力容器的頂部和底部。該噴淋接管上還設置有噴淋支路調節(jié)閥。

本發(fā)明的一種噴淋式冷凝裝置中還配備了電加熱元件、噴淋支路調節(jié)閥和壓力測量裝置，通過調節(jié)噴淋流量和電熱元件的啟停狀態(tài)，可以有效控制冷凝裝置及二回路的壓力，因而本發(fā)明的一種噴淋式冷凝裝置還可以作為二回路的穩(wěn)壓器使用，實現(xiàn)對二回路壓力的控制，進一步減少二回路的設備，極大地降低了反應堆模擬試驗裝置二回路系統(tǒng)的設備投入成本。因而，本發(fā)明的一種噴淋式冷凝裝置可代替回路穩(wěn)壓器，使試驗系統(tǒng)中的回路設備減小，不僅有利于降低試驗成本，也有利于回路系統(tǒng)的緊湊布置。

本發(fā)明的噴淋流量可通過噴淋支路調節(jié)閥進行實時調節(jié)，能滿足蒸汽產量不同的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況需求。噴淋支路調節(jié)閥優(yōu)選為氣動調節(jié)閥。

更進一步地，所述壓力容器頂端還設置有排汽閥，所述壓力容器底端還設置有排水閥。本發(fā)明在容器的頂部裝有泄壓閥，便于在超壓時通過排放泄壓，在底部裝有排污閥，便于清潔容器時排出污水。

為了達到更加均勻噴水的目的，所述噴頭由貫穿壓力容器的主管，一端固定在主管上且與主管中心軸線垂直設置的支管，以及設置在支管上的噴口組成。所述支管的數(shù)量為四個，均勻分布在主管一周，該噴口位于支管下方。

反應堆模擬試驗裝置二回路系統(tǒng)，包括上述的一種噴淋式冷凝裝置，與一種噴淋式冷凝裝置的進口接管連通的蒸汽發(fā)生器，與一種噴淋式冷凝裝置的出口接管連通的換熱器，連通換熱器出水端和蒸汽發(fā)生器的二次側給水端的給水泵。

進一步，所述給水泵位置處還設置有與給水泵并聯(lián)的泵旁路，該泵旁路上設置有泵旁路調節(jié)閥；所述給水泵出水端還通過管路與一種噴淋式冷凝裝置的噴淋接管連通。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明一種噴淋式冷凝裝置實現(xiàn)了對反應堆二回路汽輪機抽汽作用的模擬；

2、本發(fā)明在冷凝裝置的下部水空間裝有功率可調的電加熱元件，與上部噴淋系統(tǒng)配合，可控制二回路系統(tǒng)壓力，實現(xiàn)蒸汽穩(wěn)壓器的基本功能，因而本發(fā)明的冷凝裝置可代替回路穩(wěn)壓器，使試驗系統(tǒng)中的回路設備減小，不僅有利于降低試驗成本，也有利于回路系統(tǒng)的緊湊布置；

3、本發(fā)明的冷凝裝置采用汽水直接混合的方式對蒸汽進行冷凝，有效克服間接式冷凝設備中傳熱熱阻對換熱效果的影響，使換熱過程更加高效和迅速。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明中一種噴淋式冷凝裝置的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明中反應堆模擬試驗裝置二回路系統(tǒng)的結構示意圖。

附圖中標記及對應的零部件名稱：

1-壓力容器，2-進口接管，3-排水閥，4-出口接管，5-電加熱元件，6-噴頭，7-排汽閥，8-噴淋接管，9-壓力測量裝置，10-蒸汽發(fā)生器，11-換熱器，12-給水泵，13-噴淋支路調節(jié)閥，14-泵旁路調節(jié)閥。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1

如圖1所示，本發(fā)明一種噴淋式冷凝裝置，包括具有進口接管2和出口接管4的壓力容器1，設置在壓力容器1頂部的噴淋接管8，設置在壓力容器1內部且與噴淋接管8連通的噴頭6；所述出口接管4位于壓力容器1的底部，所述進口接管2位于壓力容器1的上部。

噴淋水從噴淋裝置的進入壓力容器1后，分別從四組噴頭表面的大量斜向小孔中高速噴出，并被迅速霧化為液滴。液滴與從進口接管進入的蒸汽充分混合，使部分蒸汽冷凝為液滴，沉降至壓力容器1的下部水空間內。由于蒸汽的凝結，壓力容器1上部形成低壓區(qū)，可進一步抽吸主蒸汽管道中的蒸汽進入壓力容器1中。

采用上述冷凝裝置應用到二回路試驗裝置中時構成本發(fā)明的反應堆模擬試驗裝置二回路系統(tǒng)，具體包括順次連接的一種噴淋式冷凝裝置、換熱器11、給水泵12、蒸汽發(fā)生器10，蒸汽發(fā)生器10的二次側出氣端與一種噴淋式冷凝裝置的進口接管2連通，如圖2所示。

即采用本發(fā)明中冷凝裝置安裝到二回路試驗裝置中時，蒸汽發(fā)生器二次側產生的蒸汽從蒸汽發(fā)生器的頂部進入進口接管2中，在蒸汽在管道中受到壓差驅動，進入壓力容器1內部。在壓力容器1中，蒸汽被冷凝為飽和水，飽和水送入換熱器11中進行換熱降溫，成為二次側給水，并通過給水泵12的作用，經由給水管線流入蒸汽發(fā)生器10二次側給水端，完成循環(huán)。

實施例2

本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例中增加了電加熱元件5、壓力測量裝置9、噴淋支路調節(jié)閥13等結構，具體設置如下：

所述壓力容器1內底部位置處設置有電加熱元件5，該壓力容器1的內部還設置有用于檢測壓力容器1內部壓力的壓力測量裝置9；該噴淋接管8上還設置有噴淋支路調節(jié)閥13。本實施例中該電加熱元件5設置為四組，每組元件的投入或切除可獨立控制。該壓力測量裝置9的數(shù)量為兩個，分別設置在壓力容器1的頂部和底部。

本實施例中，所述壓力容器1頂部還設置有排汽閥7，所述壓力容器1底部還設置有排水閥3。所述噴頭6由貫穿壓力容器1的主管，一端固定在主管上且與主管中心軸線垂直設置的支管，以及設置在支管上的噴口組成；所述支管的數(shù)量為四個，均勻分布在主管一周，該噴口位于支管下方，如圖1所示。

實施例3

本實施例與實施例2的區(qū)別在于，本實施例中優(yōu)化了反應堆模擬試驗裝置二回路系統(tǒng)的具體結構，如圖2所示，設置如下：

所述給水泵12位置處還設置有與給水泵12并聯(lián)的泵旁路，該泵旁路上設置有泵旁路調節(jié)閥14。所述給水泵12出水端還通過管路與一種噴淋式冷凝裝置的噴淋接管8連通。

本發(fā)明的具體工作過程如下：

1)啟動裝置前的準備工作。

首先，在壓力容器1中裝入具有一定液位的工質。液位通過頂部和底部的壓力測量裝置9獲得的壓差進行計算。啟動電加熱元件5，使壓力容器1中的工質升溫，當水溫升至100℃時，打開頂部排汽閥7，排出空氣及其它不凝性氣體。繼續(xù)升溫，直至水溫達到二回路預定壓力下的飽和溫度后，關閉電加熱元件5。此時，壓力容器1上部空間充滿飽和蒸汽。

2)正式工作。

試驗中，當蒸汽發(fā)生器10開始產生蒸汽后，打開噴淋支路調節(jié)閥13，啟動給水泵12，使噴淋水在給水泵12的驅動下進入壓力容器1。噴淋水從壓力容器1的噴淋接管8進入后，分別從四組噴頭6表面的大量斜向小孔中高速噴出，并被迅速霧化為液滴。液滴與從進口接管2進入的蒸汽充分混合，使部分蒸汽冷凝為液滴，沉降至壓力容器1下部水空間。由于蒸汽的凝結，壓力容器1上部形成低壓區(qū)，可進一步抽吸主蒸汽管道中的蒸汽進入壓力容器1。為了實現(xiàn)裝置的穩(wěn)壓功能，試驗中根據(jù)頂部的壓力測量裝置9測得的壓力值，調節(jié)噴淋流量及電加熱元件5的啟停狀態(tài)，保證二回路壓力。具體方法為：

(1)當測量壓力值低于設定壓力時，減小噴淋支路調節(jié)閥13開度，降低噴淋流量，同時開啟電加熱元件5，使壓力容器1上部蒸汽量增加，壓力回升。

(2)當測量壓力值高于設定壓力時，增加噴淋支路調節(jié)閥13開度，提高噴淋流量，使壓力容器1上部的蒸汽量下降，壓力降低。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。