一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于核電廠蒸汽發(fā)生器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)。該支撐隔板為不完整支撐隔板，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)沿高度方向設(shè)置；最下端支撐隔板的開口正對蒸汽發(fā)生器一回路的冷段，由下至上每兩層相鄰支撐隔板間存在相同的偏轉(zhuǎn)角；每兩層相鄰支撐隔板間的間距從上至下相等或依次減小。所述結(jié)構(gòu)在保證固定管束、防止管束受流體流動影響產(chǎn)生振動的同時，改變了二次側(cè)流體的流動方式，使流體橫向流過倒U形管，從而使原有的縱向換熱方式改為橫向換熱方式，提高了換熱效率，避免了熱虹吸現(xiàn)象；同時，二次側(cè)的橫流使得腐蝕產(chǎn)物和化學(xué)產(chǎn)物不易在支撐板和傳熱板之間沉積，減小腐蝕的危害，提高傳熱管和支撐隔板的使用壽命。
【專利說明】一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核電廠蒸汽發(fā)生器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽發(fā)生器作為核電廠的重要設(shè)備，將一回路冷卻劑中的熱量傳遞給二回路給水，使其產(chǎn)生飽和蒸汽供給二回路動力裝置。作為連接一回路與二回路的設(shè)備，蒸汽發(fā)生器在一、二回路之間構(gòu)成防止放射性外泄的第二道屏障。
[0003]在大亞灣核電站的蒸汽發(fā)生器中，共有4474根倒U形管，為固定管束，防止換熱管受流體流動影響產(chǎn)生振動，保證管束之間不發(fā)生碰撞，沿管束直管段方向上共有9塊支撐隔板。支撐隔板由不銹鋼制成，厚30毫米。蒸汽發(fā)生器支撐隔板只具有固定防震作用。
[0004]在核電廠蒸汽發(fā)生器支撐隔板的發(fā)展過程中主要經(jīng)歷了三個時段。(I)在早期的蒸汽發(fā)生器中，倒U形管直接以膨脹的方式與支撐隔板的圓形孔緊密連接起來，換熱管與支撐隔板圓孔之間沒有間隙。為了蒸汽發(fā)生器二次側(cè)流體可以從底部流到上方，在支撐隔板上除了用于穿過倒U形管的圓孔外，在旁邊還需要有其它獨立的圓孔用于工質(zhì)流過。由于二次側(cè)工質(zhì)是從獨立的圓孔中流過，并不能沖刷到倒U形管與支撐板連接處，造成雜質(zhì)沉積容易造成腐蝕。并且這種支撐板在同橫截面積的情況下，倒U形管數(shù)量較少，換熱能力有限。(2)為了解決腐蝕與換熱問題，之后提出了同心圓結(jié)構(gòu)，不再在支撐板上單獨設(shè)立通流孔，而是將通流孔與換熱管孔相結(jié)合，支撐隔板上板孔的孔徑要稍大于倒U形管的外徑，工質(zhì)直接從間隙中流過。由于間隙較小，導(dǎo)致工質(zhì)流量小，在間隙邊緣仍然有較嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象；并且由于通流孔與倒U型管之間完全沒有接觸，使得支撐隔板對于倒U型管的固定效果很差。(3)為了改善這種現(xiàn)象，目前將圓孔變?yōu)樗娜~梅花孔。四葉梅花其形狀使得支撐板處只有一小部分與管子靠近，因而圍繞管子有較大的流量，減小了腐蝕產(chǎn)物與化學(xué)產(chǎn)物在支撐板與管熱管間的沉積；由于此種設(shè)計的支撐隔板與倒U型管之間不是完全接觸，存在一定縫隙，因此由于流致振動所產(chǎn)生的晃動，會使得倒U型管與四葉梅花孔產(chǎn)生碰撞，增加倒U型管失效概率。并且復(fù)雜的四葉梅花孔結(jié)構(gòu)，使得支撐隔板的加工變得十分復(fù)雜。
[0005]上述三種方式均存在不足之處:
[0006](I)上述三種支撐方式均使得二次側(cè)流體沿傳熱管的軸向流動，換熱方式為縱流，遠不如橫流換熱效果好。
[0007](2)傳熱管熱側(cè)和冷側(cè)的溫差導(dǎo)致二次側(cè)工質(zhì)溫度不均，產(chǎn)生熱虹吸現(xiàn)象，需采用不均勻分布式給水的方法來減弱該現(xiàn)象；
[0008](3)上述三種支撐板結(jié)構(gòu)仍存在較重腐蝕現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0011]該支撐隔板結(jié)構(gòu)在蒸汽發(fā)生器內(nèi)沿高度方向設(shè)置，支撐隔板上設(shè)置若干組倒U形管安裝孔；所述支撐隔板為不完整支撐隔板，最下端支撐隔板的開口正對蒸汽發(fā)生器一回路的冷段，由下至上每兩層相鄰支撐隔板間存在相同的偏轉(zhuǎn)角；每兩層相鄰支撐隔板間的間距從上至下相等或依次減小。
[0012]所述支撐隔板上設(shè)有一個或多個缺口，缺口的形狀為兩圓相交形成的紡錘形、圓形與矩形相交形成的方形、或者為扇形。
[0013]所述缺口為多個時，各缺口在支撐隔板的圓周上均勻分布，或者在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布。
[0014]所述缺口的形狀為兩圓相交形成的紡錘形時，支撐隔板的半徑為R，以與支撐隔板圓心相距1.4R的某點為圓心，以1.2R為半徑做圓，該圓與支撐隔板相交部分即為缺口形狀；且該圓與支撐隔板相交的兩點設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
[0015]所述缺口的形狀為圓形與矩形相交形成的方形時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為原點做平面直角坐標(biāo)系，取坐標(biāo)為(0.12R,0.45R)的點A和坐標(biāo)為(0.12R，-0.45R)的點B，連接點A和點B,得到線段AB,分別以點A和點B為起點向平面直角坐標(biāo)系的X軸正方向做平行于X軸的直線，與支撐隔板所在圓相交于點C和點D，連接線段AC和線段BD，得到方形缺口 ；且點A和點B處做半徑為0.1R的倒角，點C和點D處做半徑為0.04R的倒角。
[0016]所述缺口的形狀為單個扇形時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為原點做平面直角坐標(biāo)系，取坐標(biāo)為(0.1R，-0.1R)的點A，以點A以起點分別向平面直角坐標(biāo)系的X軸正方向、y軸負方向做平行于X軸和I軸的直線，與支撐隔板所在圓相交于點C和點D，連接線段AC和線段AD，得到扇形缺口 ；且點A處做半徑為0.1R的倒角，點C和點D處做半徑為0.04R的倒角。
[0017]所述缺口的形狀為多個扇形，且在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為頂點，做兩個圓心角為45°、間隔30°的扇形；兩個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.15R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為
0.04R的倒角。
[0018]所述缺口的形狀為多個扇形，且在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為頂點，做三個圓心角為30°、間隔15°的扇形；三個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.1R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
[0019]所述缺口的形狀為多個扇形，且在支撐隔板圓周上均勻分布時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為頂點，做兩個圓心角為45°的扇形，兩個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.15R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為0.04R的倒角；或者做三個圓心角為30°的扇形，三個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.1R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
[0020]所述支撐隔板為9塊，設(shè)定蒸汽發(fā)生器的管板到頂部支撐隔板的距離為L，則從管板至頂部支撐隔板，各板間距依次為0.06L、0.08L、0.1L、0.11L、0.12L、0.13L、0.13L、0.13L、0.14L ；
[0021]或者所述支撐隔板設(shè)置為12塊，設(shè)定蒸汽發(fā)生器的管板到頂部支撐隔板的距離為L，則從管板至頂部支撐隔板，各板間距依次為0.06L、0.07L、0.08L、0.085L、0.085L、
0.085L、0.085L、0.085L、0.085L、0.09L、0.09L、0.1L。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:
[0023](I)本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)在保證固定管束、防止管束受流體流動影響產(chǎn)生振動的同時，改變了二次側(cè)流體的流動方式，使流體橫向流過倒U形管，從而使原有的縱向換熱方式改為橫向換熱方式，提高了 13%的換熱效率。
[0024](2) 二次側(cè)流體交替流過換熱管束的熱側(cè)和冷側(cè)，展平兩側(cè)工質(zhì)的溫度梯度，避免了熱虹吸現(xiàn)象。
[0025](3) 二次側(cè)的橫流使得腐蝕產(chǎn)物和化學(xué)產(chǎn)物不易在支撐板和傳熱板之間沉積，減小腐蝕的危害，提高傳熱管和支撐隔板的使用壽命。
[0026](4)可采用脹管技術(shù)使倒U型管與支撐隔板緊密連接，避免流致振動導(dǎo)致碰撞，所帶來的疲勞損害。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為支撐隔板的缺口形狀為兩圓相交形成的紡錘形時的示意圖；
[0028]圖2為支撐隔板的缺口形狀為單個扇形時的示意圖；
[0029]圖3為支撐隔板的缺口形狀為圓形與矩形相交形成的方形時的示意圖；
[0030]圖4為支撐隔板的缺口形狀為在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布的兩個扇形時的示意圖；
[0031]圖5為支撐隔板的缺口形狀為在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布的三個扇形時的示意圖；
[0032]圖6為支撐隔板的缺口形狀為在支撐隔板圓周上均勻分布的兩個扇形時的示意圖；
[0033]圖7為支撐隔板的缺口形狀為在支撐隔板圓周上均勻分布的三個扇形時的示意圖。

【具體實施方式】
[0034]本發(fā)明提供了一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0035]該支撐隔板在蒸汽發(fā)生器內(nèi)沿高度方向設(shè)置，支撐隔板上設(shè)置若干組倒U形管安裝孔。所述支撐隔板為不完整支撐隔板，采用膨脹連接；最下端支撐隔板的開口正對蒸汽發(fā)生器一回路的冷段，由下至上每兩層相鄰支撐隔板間存在120°的偏轉(zhuǎn)角；每兩層相鄰支撐隔板間的間距從上至下依次相等減小。
[0036]支撐隔板上設(shè)有一個或多個缺口，缺口的形狀為兩圓相交形成的紡錘形、圓形與矩形相交形成的方形、或者為扇形。缺口為多個時，各缺口在支撐隔板的圓周上均勻分布，或者在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布。
[0037]支撐隔板的數(shù)量為9塊或12塊:
[0038]支撐隔板為9塊時，設(shè)定蒸汽發(fā)生器的管板到頂部支撐隔板的距離為L，則從管板至頂部支撐隔板，各板間距依次為 0.06L、0.08L、0.1L、0.11L、0.12L、0.13L、0.13L、0.13L、
0.14L;此時，支撐隔板的通流面積大概占支撐隔板總面積的0.24倍，可以達到較好的換熱、混合效果，同時抗震性能也得到了保證。
[0039]支撐隔板為12塊時，設(shè)定蒸汽發(fā)生器的管板到頂部支撐隔板的距離為L，則從管板至頂部支撐隔板,各板間距依次為 0.06L、0.07L、0.08L、0.085L、0.085L、0.085L、0.085L、
0.085L、0.085L、0.09L、0.09L、0.1L。增加支撐隔板的數(shù)量，可以增加二次側(cè)流體在蒸汽發(fā)生器蒸發(fā)段中的流程，提高換熱，提升抗震性能，增加攪渾能力。但是增加太多支撐隔板會增加蒸汽發(fā)生器的制作加工難度，并且縮小蒸發(fā)段二次側(cè)的流體體積。因此經(jīng)過計算，12塊支撐隔板可以在不影響原有性能的情況下，達到更好的效果。再配合上述中的不完整隔板，適當(dāng)增大通流面積(通流面積約占總面積的28% )，可以達到更好的通流效果。
[0040]實施例1
[0041]如圖1所示，支撐隔板缺口的形狀為兩圓相交形成的紡錘形，支撐隔板的半徑為R，以與支撐隔板圓心相距1.4R的某點為圓心，以1.2R為半徑做圓，該圓與支撐隔板相交部分即為缺口形狀；且該圓與支撐隔板相交的兩點設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
[0042]實施例2
[0043]如圖2所示，支撐隔板缺口的形狀為單個扇形，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為原點做平面直角坐標(biāo)系，取坐標(biāo)為(0.1R，-0.1R)的點A，以點A以起點分別向平面直角坐標(biāo)系的X軸正方向、y軸負方向做平行于X軸和I軸的直線，與支撐隔板所在圓相交于點C和點D，連接線段AC和線段AD，得到扇形缺口 ；且點A處做半徑為0.1R的倒角，點C和點D處做半徑為0.04R的倒角。
[0044]實施例3
[0045]如圖3所示，支撐隔板缺口的形狀為圓形與矩形相交形成的方形，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為原點做平面直角坐標(biāo)系，取坐標(biāo)為(0.12R，0.45R)的點A和坐標(biāo)為(0.12R，-0.45R)的點B,連接點A和點B,得到線段AB,分別以點A和點B為起點向平面直角坐標(biāo)系的X軸正方向做平行于X軸的直線，與支撐隔板所在圓相交于點C和點D，連接線段AC和線段BD，得到方形缺口 ；且點A和點B處做半徑為0.1R的倒角，點C和點D處做半徑為0.04R的倒角。
[0046]實施例4
[0047]如圖4所示，支撐隔板缺口的形狀為多個扇形，且在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為頂點，做兩個圓心角為45°、間隔30°的扇形；兩個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.15R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
[0048]實施例5
[0049]如圖5所示，支撐隔板缺口的形狀為多個扇形，且在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為頂點，做三個圓心角為30°、間隔15°的扇形；三個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.1R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
[0050]若繼續(xù)增加缺口數(shù)量，會使得支撐隔板的中部間隔部分應(yīng)力強度減小，對支撐隔板的穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響。
[0051]實施例6
[0052]如圖6所示，支撐隔板缺口的形狀為多個扇形，且在支撐隔板圓周上均勻分布，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為頂點，做兩個圓心角為45°的扇形，兩個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.15R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為
0.04R的倒角。
[0053]實施例7
[0054]如圖7所示，支撐隔板缺口的形狀為多個扇形，且在支撐隔板圓周上均勻分布，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為頂點，做三個圓心角為30°的扇形，三個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.1R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
【權(quán)利要求】
1.一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)沿高度方向設(shè)置，支撐隔板上設(shè)置若干組倒U形管安裝孔，其特征在于，所述支撐隔板為不完整支撐隔板，最下端支撐隔板的開口正對蒸汽發(fā)生器一回路的冷段，由上至下每兩層相鄰支撐隔板間存在相同的偏轉(zhuǎn)角；每兩層相鄰支撐隔板間的間距從上至下相等或依次減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支撐隔板上設(shè)有一個或多個缺口，缺口的形狀為兩圓相交形成的紡錘形、圓形與矩形相交形成的方形、或者為扇形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述缺口為多個時，各缺口在支撐隔板的圓周上均勻分布，或者在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述缺口的形狀為兩圓相交形成的紡錘形時，支撐隔板的半徑為R，以與支撐隔板圓心相距1.4R的某點為圓心，以1.2R為半徑做圓，該圓與支撐隔板相交部分即為缺口形狀；且該圓與支撐隔板相交的兩點設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述缺口的形狀為圓形與矩形相交形成的方形時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為原點做平面直角坐標(biāo)系，取坐標(biāo)為(0.12R,0.45R)的點A和坐標(biāo)為(0.12R，-0.45R)的點B,連接點A和點B,得到線段AB,分別以點A和點B為起點向平面直角坐標(biāo)系的X軸正方向做平行于X軸的直線，與支撐隔板所在圓相交于點C和點D，連接線段AC和線段BD，得到方形缺口 ；且點A和點B處做半徑為0.1R的倒角，點C和點D處做半徑為0.04R的倒角。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述缺口的形狀為單個扇形時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為原點做平面直角坐標(biāo)系，取坐標(biāo)為(0.1R,-0.1R)的點A，以點A以起點分別向平面直角坐標(biāo)系的X軸正方向、y軸負方向做平行于X軸和I軸的直線，與支撐隔板所在圓相交于點C和點D，連接線段AC和線段AD，得到扇形缺口 ；且點A處做半徑為0.1R的倒角，點C和點D處做半徑為0.04R的倒角。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述缺口的形狀為多個扇形，且在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為頂點，做兩個圓心角為45°、間隔30°的扇形；兩個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.15R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述缺口的形狀為多個扇形，且在支撐隔板一側(cè)半圓內(nèi)相鄰分布時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為頂點，做三個圓心角為30°、間隔15°的扇形；三個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.1R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述缺口的形狀為多個扇形，且在支撐隔板圓周上均勻分布時，支撐隔板的半徑為R，以支撐隔板的圓心為頂點，做兩個圓心角為45°的扇形，兩個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.15R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為0.04R的倒角；或者做三個圓心角為30°的扇形，三個扇形頂點位置分別設(shè)置半徑為0.1R的倒角，各扇形半徑與支撐隔板相交位置分別設(shè)置半徑為0.04R的倒角。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高效傳熱性能的蒸汽發(fā)生器支撐隔板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支撐隔板為9塊，設(shè)定蒸汽發(fā)生器的管板到頂部支撐隔板的距離為L，則從管板至頂部支撐隔板，各板間距依次為0.06L、0.08L、0.1L、0.11L、0.12L、0.13L、0.13L、.0.13L、0.14L ； 或者所述支撐隔板設(shè)置為12塊，設(shè)定蒸汽發(fā)生器的管板到頂部支撐隔板的距離為L，則從管板至頂部支撐隔板，各板間距依次為0.06L.0.07L.0.08L.0.085L.0.085L.0.085L、.0.085L、0.085L、0.085L、0.09L、0.09L、0.1L。
【文檔編號】F22B37/20GK104197307SQ201410421176
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】黃美, 湯建楠, 歐陽小平, 陸道綱, 袁昊 申請人:華北電力大學(xué)