三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓水堆核電站飽和式蒸汽發(fā)生器管子支承板的水力特性試驗(yàn)領(lǐng)域，具體是指三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在壓水堆核電站飽和式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器熱工水力設(shè)計(jì)中，管子支承板的阻力特性是重要的設(shè)計(jì)輸入，主要用于蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水循環(huán)計(jì)算，確定循環(huán)倍率。由于兩相流動(dòng)的復(fù)雜性，現(xiàn)有理論方法無(wú)法直接應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)，必須通過(guò)試驗(yàn)研宄予以確定。但由于工程原型中，支承板上布置往往有上萬(wàn)個(gè)管孔，采用全尺寸的支承板開(kāi)展試驗(yàn)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，為此，設(shè)計(jì)與原型具有相同或相近水力特性的試驗(yàn)?zāi)M體是開(kāi)展試驗(yàn)研宄的關(guān)鍵。盡管目前已有多種類(lèi)型的具有三角形布置梅花形管孔結(jié)構(gòu)的支承板在蒸汽發(fā)生器中得到了應(yīng)用，但由于存在技術(shù)保護(hù)，有關(guān)此類(lèi)支承板的汽-水兩相阻力壓降的試驗(yàn)獲取方法并沒(méi)有公開(kāi)。目前主要是簡(jiǎn)單地依據(jù)支承板處的流動(dòng)面積與管束區(qū)的流通面積比，通過(guò)查詢(xún)相關(guān)阻力手冊(cè)或標(biāo)準(zhǔn)來(lái)獲取相似結(jié)構(gòu)的阻力系數(shù)來(lái)作為設(shè)計(jì)輸入。由于不同的梅花形管孔結(jié)構(gòu)和尺寸，如管孔截面形狀、管孔進(jìn)出口的倒角等，對(duì)汽-水兩相阻力壓降具有較大的影響，因此采用相似結(jié)構(gòu)的阻力系數(shù)來(lái)作為設(shè)計(jì)輸入將導(dǎo)致原型設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生很大誤差，對(duì)原型設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置，解決目前的三角形布置梅花形管孔結(jié)構(gòu)的壓降測(cè)量沒(méi)有合適的模型的問(wèn)題，達(dá)到在較小試驗(yàn)規(guī)模和成本的條件下，實(shí)現(xiàn)與原型一致的水力特性，又可以準(zhǔn)確獲取原型支承板的局部阻力壓降的目的。
[0004]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置，包括通過(guò)法蘭連接件依次連接的入口段、試驗(yàn)段、以及出口段，在入口段安裝有入口支承板，在出口段設(shè)置有出口支承板，在所述試驗(yàn)段中部設(shè)置有試驗(yàn)件，還包括穿過(guò)試驗(yàn)件的模擬傳熱管，模擬傳熱管的兩端分別安裝在入口支承板與出口支承板上，在試驗(yàn)段上還設(shè)置有兩個(gè)間距為L(zhǎng)I的引壓組件，兩個(gè)引壓組件分別位于試驗(yàn)件的兩側(cè)。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置兩個(gè)引壓組件用于測(cè)量試驗(yàn)件的總壓降:局部阻力壓降和摩擦壓降，為確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，首先通過(guò)CFD流場(chǎng)計(jì)算分析，獲得支承板試驗(yàn)件前后壓力分布情況，引壓點(diǎn)位置的選取盡量遠(yuǎn)離試驗(yàn)件對(duì)壓力的影響區(qū)；模擬傳熱管從試驗(yàn)?zāi)M體一端插入，穿過(guò)入口支承板和試驗(yàn)件相對(duì)應(yīng)的管孔，在出口支承板處通過(guò)螺紋實(shí)現(xiàn)連接，這樣既確保了模擬傳熱管的整齊排列和精確定位，又可使模擬傳熱管在熱態(tài)條件下自由膨脹；由于阻力件的水力特性只受其具體結(jié)構(gòu)影響，在蒸汽發(fā)生器管子支承板原型中上萬(wàn)個(gè)梅花孔結(jié)構(gòu)具有形狀一致性，且工質(zhì)流通分布均勻，各梅花孔獨(dú)立平均貢獻(xiàn)阻力效應(yīng)，因此在橫截面即試驗(yàn)工質(zhì)流通區(qū)域上，只需設(shè)計(jì)出能夠充分表征單個(gè)梅花孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又能還原流通面積比的模擬體通道；但是實(shí)際試驗(yàn)中模擬體邊壁對(duì)流場(chǎng)存在一定影響，以往類(lèi)似試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果表明，隨著流通區(qū)域面積增加，邊壁周長(zhǎng)與流通面積比減小，該影響呈逐漸降低趨勢(shì)，因此設(shè)計(jì)中首先通過(guò)CFD計(jì)算確定模擬體采用正六邊形流道、原型梅花孔尺寸和相對(duì)位置的27個(gè)梅花孔設(shè)計(jì)能忽略實(shí)際試驗(yàn)中模擬體邊壁對(duì)流場(chǎng)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響，所需的工質(zhì)流量、模擬體加工等要求是現(xiàn)有條件能夠具備的，然后為保證流通面積比、還原梅花孔結(jié)構(gòu)原型，六邊形流道邊壁處應(yīng)設(shè)計(jì)出模擬當(dāng)前位置單元梅花孔結(jié)構(gòu)的圓弧模擬傳熱管和梅花孔，這樣的設(shè)計(jì)能使得模擬體在實(shí)際試驗(yàn)使用中能夠反映出與原型一致的水力特性；另外根據(jù)CFD計(jì)算結(jié)果，在工質(zhì)流通方向上選取合適的位置設(shè)計(jì)取壓點(diǎn)和測(cè)量組件，通過(guò)測(cè)量?jī)x表獲得試驗(yàn)件總壓降和管束區(qū)摩擦壓降，計(jì)算得到實(shí)際試驗(yàn)件的局部阻力壓降，這樣的測(cè)量方法和得到的試驗(yàn)結(jié)果避免了實(shí)際工況條件下試驗(yàn)件前后壓力不穩(wěn)定區(qū)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。
[0006]所述模擬體入口段、試驗(yàn)段、以及出口段均為六邊形流道，其橫截面為正六邊形結(jié)構(gòu)，在正六邊形的每條邊上均設(shè)置有兩個(gè)1/2圓弧模擬傳熱管，在正六邊形相鄰兩條邊的連接處設(shè)置有1/3圓弧模擬傳熱管。入口支承板采用與試驗(yàn)件相同的梅花形管孔結(jié)構(gòu)，主要是用于管束的下部定位和模擬試驗(yàn)件上游段的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)；六邊形流道則是為了提供完整的流體流動(dòng)通路，并模擬傳熱管，流道內(nèi)邊壁形狀為1/2和1/3尺寸的傳熱管模擬結(jié)構(gòu)，可以使得盡量還原原模型的水力特性。
[0007]所述試驗(yàn)件包括支承板、以及位于支承板兩側(cè)的流道，在支承板上設(shè)置有梅花孔，所述流道的與試驗(yàn)段的六邊形流道結(jié)構(gòu)相同。支承板與流道采用整體加工結(jié)構(gòu)，邊壁為1/2和1/3尺寸的傳熱管模擬結(jié)構(gòu)；六邊形流道與入口段流道結(jié)構(gòu)相同，并通過(guò)焊接將試驗(yàn)件與流道焊接成一體，盡量保持模型的水力特性不受影響。
[0008]在所述出口段上也設(shè)置有兩個(gè)間隔距離為L(zhǎng)2的兩個(gè)引壓組件。用于測(cè)量與試驗(yàn)件相同流體參數(shù)條件下，傳熱管束區(qū)的摩擦壓降。其目的是在數(shù)據(jù)處理時(shí)，試驗(yàn)件測(cè)得的總壓降需扣除相應(yīng)長(zhǎng)度的管束摩擦壓降才是試驗(yàn)所需要獲取的支承板局部阻力壓降。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0010]本發(fā)明三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置，嚴(yán)格按照阻力件水力特性原理模擬原型的梅花孔特征結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)算確定了合適的模擬體規(guī)模和測(cè)量點(diǎn)布置位置，結(jié)構(gòu)定型明確了可行的加工方式和試驗(yàn)條件，這樣的設(shè)計(jì)具備試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，精確反應(yīng)實(shí)際支承板阻力特性，模擬體加工難度小，試驗(yàn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中:
[0012]圖1為本發(fā)明半剖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明試驗(yàn)段橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為圖2中P-P方向剖視圖；
[0015]圖4為本發(fā)明六邊形流道結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱(chēng):
[0017]1-入口支承板，2-入口段，3-法蘭連接件，4-引壓組件，5-試驗(yàn)件，6-試驗(yàn)段，10-模擬傳熱管，11-出口段，13-出口支承板，14-1/3圓弧模擬傳熱管，15-1/2圓弧模擬傳熱管，51-流道，52-支承板。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例
[0019]如圖1所示，本發(fā)明三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置，包括入口段2、試驗(yàn)段6、以及出口段11，入口段2、試驗(yàn)段6、以及出口段11采用法蘭連接件3連接并利用石棉密封，入口段2、試驗(yàn)段6、以及出口段11均為六邊形流道，其橫截面為正六邊形結(jié)構(gòu)，在正六邊形的每條邊上均設(shè)置有兩個(gè)1/2圓弧模擬傳熱管15，在正六邊形相鄰兩條邊的連接處設(shè)置有1/3圓弧模擬傳熱管14 ;在入口段2安裝有入口支承板I，在出口段11設(shè)置有出口支承板13，在試驗(yàn)段6中部設(shè)置有試驗(yàn)件5，試驗(yàn)件5包括支承板52、以及位于支承板52兩側(cè)的流道51，在支承板52上設(shè)置有梅花孔，流道51的與試驗(yàn)段6的六邊形流道結(jié)構(gòu)相同，支承板52與流道51采用整體結(jié)構(gòu)，采用整體線(xiàn)切割成形的方法加工；傳熱管模擬結(jié)構(gòu)，則采用了線(xiàn)切割，再電火花成型的方式；模擬傳熱管10的兩端分別安裝在入口支承板I與出口支承板13上，在試驗(yàn)段6上還設(shè)置有兩個(gè)間距為L(zhǎng)I的引壓組件4，兩個(gè)引壓組件4分別位于試驗(yàn)件5的兩側(cè)；出口段11上也設(shè)置有兩個(gè)間隔距離為L(zhǎng)2的兩個(gè)引壓組件4，用于分別測(cè)量試驗(yàn)件總壓降和長(zhǎng)度L2的管束區(qū)摩擦壓降。
[0020]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置，其特征在于:包括通過(guò)法蘭連接件(3)依次連接的入口段(2)、試驗(yàn)段(6)、以及出口段(11)，在入口段(2)安裝有入口支承板(I)，在出口段(11)設(shè)置有出口支承板(13)，在所述試驗(yàn)段(6 )中部設(shè)置有試驗(yàn)件(5)，還包括穿過(guò)試驗(yàn)件(5)的模擬傳熱管(10)，模擬傳熱管(10)的兩端分別安裝在入口支承板(I)與出口支承板(13)上，在試驗(yàn)段(6)上還設(shè)置有兩個(gè)間距為L(zhǎng)I的引壓組件(4)，兩個(gè)引壓組件(4)分別位于試驗(yàn)件(5)的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置，其特征在于:所述入口段(2 )、試驗(yàn)段(6 )、以及出口段(11)均為六邊形流道，其橫截面為正六邊形結(jié)構(gòu)，在正六邊形的每條邊上均設(shè)置有兩個(gè)1/2圓弧模擬傳熱管(15)，在正六邊形相鄰兩條邊的連接處設(shè)置有1/3圓弧模擬傳熱管(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)件(5)包括支承板(52)、以及位于支承板(52)兩側(cè)的流道(51)，在支承板(52)上設(shè)置有梅花孔，所述流道(51)的與試驗(yàn)段(6)的六邊形流道結(jié)構(gòu)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置，其特征在于:在所述出口段(11)上也設(shè)置有兩個(gè)間隔距離為L(zhǎng)2的兩個(gè)引壓組件⑷。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公布了三角形布置梅花形管孔管子支承板水力特性試驗(yàn)的裝置，包括通過(guò)法蘭連接件依次連接的入口段、試驗(yàn)段、以及出口段，在入口段安裝有入口支承板，在出口段設(shè)置有出口支承板，在所述試驗(yàn)段中部設(shè)置有試驗(yàn)件，還包括穿過(guò)試驗(yàn)件的模擬傳熱管，模擬傳熱管的兩端分別安裝在入口支承板與出口支承板上，在試驗(yàn)段上還設(shè)置有兩個(gè)間距為L(zhǎng)1的引壓組件，兩個(gè)引壓組件分別位于試驗(yàn)件的兩側(cè)。本實(shí)用新型首先通過(guò)CFD流場(chǎng)計(jì)算分析，獲得支承板試驗(yàn)件前后壓力分布情況，引壓點(diǎn)位置的選取盡量遠(yuǎn)離試驗(yàn)件對(duì)壓力的影響區(qū)；模擬傳熱管從試驗(yàn)?zāi)M體一端插入，穿過(guò)入口支承板和試驗(yàn)件相對(duì)應(yīng)的管孔，在出口支承板處通過(guò)螺紋實(shí)現(xiàn)連接，這樣既確保了模擬傳熱管的整齊排列和精確定位，又可使模擬傳熱管在熱態(tài)條件下自由膨脹。
【IPC分類(lèi)】G21C17-017
【公開(kāi)號(hào)】CN204577114
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520302409
【發(fā)明人】文博, 李勇, 李朋洲, 朱海雁, 閆曉, 熊挺, 昝元峰
【申請(qǐng)人】中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月12日