凝結水錘抑制裝置及抑制系統的製作方法

2023-05-23 00:21:06 1

本發明涉及工業生產技術領域，尤其是涉及一種凝結水錘抑制裝置及抑制系統。

背景技術：

由於管內汽液直接接觸凝結具有高效的傳熱傳質特性，而被廣泛運用在能源、化工、核能以及軍事工業等工業領域。但是當蒸汽在管內發生凝結時，管道內汽液兩相流動不穩定，隨著汽液相界面波動幅值增大，蒸汽被封閉在過冷水中，形成獨立汽泡並且迅速凝結。由於汽液密度差較大，獨立汽泡所處區域會形成負壓或真空狀態，在壓差和凝結的雙重作用下，過冷水被瞬間加速流向該負壓區，引起巨大的壓力波動，即發生凝結水錘。

凝結水錘廣泛存在於各種工業場合中，例如在核反應堆系統中，當迴路發生破口事故或失水事故時，安注系統的過冷水迅速注入蒸汽迴路中，汽液兩相在管路內混合流動，極易產生凝結水錘現象；在洩壓系統中，當向抑壓池中注入蒸汽時蒸汽流量較小，過冷水就會回流進入蒸汽管路中，引起凝結水錘振動；潛艇系統中的餘熱蒸汽排入海洋過程中，當蒸汽質量流率較小時，蒸汽與水在管內直接接觸發生凝結，也會在管內出現凝結水錘現象。

凝結水錘具有很大的振蕩強度，會衝擊和破壞管路及管路中的相關設備，嚴重影響系統的安全運行，同時凝結水錘也會產生顯著的噪聲。因此，抑制甚至消除凝結水錘產生對於相關的工業應用具有重要的意義。

現有技術中只能針對某一特定位置的兩相水錘起到一定的抑制作用。但是凝結水錘具有隨機性，當蒸汽量一定時，產生的位置隨機變化；而且，在不同蒸汽量下，水錘發生的位置以及強度也不同。因此，能夠找到一種有效地抑制甚至消除多工況下凝結水錘在不同位置產生的方法，對於相關的工業應用具有重要的意義。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種凝結水錘抑制裝置，以緩解現有技術中存在的只能針對某一特定位置的兩相水錘起到一定的抑制作用的技術問題。

本發明提供的一種凝結水錘抑制裝置，包括：筒體、第一抑制元件和第二抑制元件；

所述第一抑制元件和所述第二抑制元件分別設置在所述筒體的兩端。

進一步地，所述第一抑制元件包括第一抑制板；

所述第一抑制板上設置有第一抑制孔和多個第二抑制孔，所述第一抑制孔設置在所述第一抑制板的中心，多個所述第二抑制孔沿所述第一抑制孔的周向均勻排布。

進一步地，所述第一抑制元件還包括連接板；

所述連接板與所述第一抑制板一體化設置，且所述連接板用於固定凝結水錘抑制裝置的位置。

進一步地，所述第二抑制元件為第二抑制板；

所述第二抑制板為半圓形板，或第二抑制板上設置有第三抑制孔和多個第四抑制孔，所述第三抑制孔設置在所述第二抑制板中心，多個所述第四抑制孔沿所述第三抑制孔的周向均勻排布。

進一步地，所述第三抑制孔和所述第四抑制孔為三角形孔，所述第一抑制孔、第二抑制孔的總數與第三抑制孔、第四抑制孔的總數均不少7個。

一種抑制系統，具有上述的凝結水錘抑制裝置，包括蒸汽管路、水流管路、連接件和水箱；

所述蒸汽管路、水流管路和水箱依次連通，所述凝結水錘抑制裝置設置在所述蒸汽管路和所述水流管路連通處，所述連接件用於將所述凝結水錘抑制裝置與蒸汽管路和所述水流管路連接。

進一步地，所述連接件包括第一法蘭和第二法蘭；

所述第一法蘭設置在所述蒸汽管路與所述水流管路連通的一端，所述第二法蘭設置在所述水流管路與所述蒸汽管路連通的一端，所述連接板設置所述第一法蘭和所述第二法蘭之間，所述第一法蘭和所述第二法蘭用於將連接板固定。

進一步地，所述筒體向所述水流管路方向延伸，且所述筒體的外徑比所述水流管路的內徑小2mm。

進一步地，所述第一抑制元件和所述第二抑制元件之間的間距大於6倍的所述水流管路的直徑。

進一步地，所述第一抑制元件和所述第二抑制元件的流通面積為所述水流管路直徑的0.4～0.5倍。

本發明提供的一種凝結水錘抑制裝置，包括：筒體、第一抑制元件和第二抑制元件；所述第一抑制元件和所述第二抑制元件分別設置在所述筒體的兩端,所述第一抑制元件和所述第二抑制元件用於抑制不同蒸汽量下的凝結水錘在多個位置的產生。當蒸汽流經凝結水錘抑制裝置時，可以有效抑制獨立汽泡的產生，抑制凝結水錘的產生，而且可以降低水錘發生時回擊水的水量和速度，降低凝結水錘的強度；並且，通過第一抑制元件和第二抑制元件的設置，可以抑制不同蒸汽量下的凝結水錘在多個位置的產生。以緩解現有技術中存在的只能針對某一特定位置的兩相水錘起到一定的抑制作用的技術問題。

一種抑制系統，具有上述的凝結水錘抑制裝置，包括蒸汽管路、水流管路、連接件和水箱；

所述蒸汽管路、水流管路和水箱依次連通，所述凝結水錘抑制裝置設置在所述蒸汽管路和所述水流管路連通處，所述連接件用於將所述凝結水錘抑制裝置與蒸汽管路和所述水流管路連接。所產生的有益效果與凝結水錘抑制裝置的有益效果相同，在此並不做過渡的贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種凝結水錘抑制裝置的剖視圖；

圖2為本發明實施例提供的一種凝結水錘抑制裝置的立體圖；

圖3為本發明實施例提供的一種凝結水錘抑制裝置的第二抑制元件的一種實施方式的主視圖；

圖4為本發明實施例提供的一種抑制系統的主視圖；

圖5為本發明實施例提供的一種抑制系統的局部放大圖。

圖標：100-筒體；200-第一抑制元件；300-第二抑制元件；400-蒸汽管路；500-水流管路；600-連接件；700-水箱；210-連接板；220-第一抑制板；221-第一抑制孔；222-第二抑制孔；310-第三抑制孔；320-第四抑制孔；610-第一法蘭；620-第二法蘭。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，如出現術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等，其所指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，如出現術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，如出現術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

圖1為本發明實施例提供的一種凝結水錘抑制裝置的剖視圖。如圖1所示，本發明提供的一種凝結水錘抑制裝置，包括：筒體100、第一抑制元件200和第二抑制元件300；

所述第一抑制元件200和所述第二抑制元件300分別設置在所述筒體100的兩端。

其中，第一抑制元件200和第二抑制元件300與筒體100的連接方式可以為多種，例如：第一抑制元件200、第二抑制元件300均與筒體100固定連接，或第一抑制元件200、第二抑制元件300和筒體100一體成型；第一抑制元件200和第二抑制元件300還可與筒體100可拆卸連接，例如：在第一抑制元件200上設置多個連接孔，在筒體100的一側上設置有凸起，通過凸起與連接孔的卡接，實現第一抑制元件200與筒體100的可拆卸連接，第二抑制元件300可以安裝在套筒上，在套筒的內壁上設置有外螺紋，在筒體100遠離第一抑制元件200的一端設置有內螺紋，通過套筒與筒體100的連接將第二抑制元件300可拆卸的設置在筒體100的一端。

其中，筒體100可以為可伸縮式，例如：筒體100包括第一子筒和第二子筒，第一子筒和第二子筒之間通過螺紋連接，通過第一子筒和第二子筒之間的旋轉來調節筒體100的長度。

本實施例中，凝結水錘抑制裝置包括：筒體100、第一抑制元件200和第二抑制元件300；所述第一抑制元件200和所述第二抑制元件300分別設置在所述筒體100的兩端,所述第一抑制元件200和所述第二抑制元件300用於抑制不同蒸汽量下的凝結水錘在多個位置的產生。當蒸汽流經凝結水錘抑制裝置時，可以有效抑制獨立汽泡的產生，抑制凝結水錘的產生，而且可以降低水錘發生時回擊水的水量和速度，降低凝結水錘的強度；並且，通過第一抑制元件200和第二抑制元件300的設置，可以抑制不同蒸汽量下的凝結水錘在多個位置的產生。以緩解現有技術中存在的只能針對某一特定位置的兩相水錘起到一定的抑制作用的技術問題。

圖2為本發明實施例提供的一種凝結水錘抑制裝置的立體圖。如圖2所示，在上述實施例的基礎上，進一步地，所述第一抑制元件200包括第一抑制板220；

所述第一抑制板220上設置有第一抑制孔221和多個第二抑制孔222，所述第一抑制孔221設置在所述第一抑制板220的中心，多個所述第二抑制孔222沿所述第一抑制孔221的周向均勻排布。

其中，第一抑制孔221的大小不小於第二抑制孔222的大小。

本實施例中，第一抑制板220上設置有第一抑制孔221和多個第二抑制孔222，第一抑制孔221設置在第一抑制板220的中心，多個第二抑制孔222沿第一抑制孔221的周向均勻排布。這樣，可以更好的起到均流效果，使得蒸汽通過第一抑制元件200後，成為一個個小汽泡，加快凝結速率，抑制大的獨立汽泡的形成。

在上述實施例的基礎上，進一步地，所述第一抑制元件200還包括連接板210；

所述連接板210與所述第一抑制板220一體化設置，且所述連接板210用於固定凝結水錘抑制裝置的位置。

其中，連接板210上可以設置有多個連接孔。

本實施例中，第一抑制元件200還包括連接板210；連接板210與第一抑制板220一體化設置，且連接板210用於固定凝結水錘抑制裝置的位置。在使用時，需要通過連接板210與連接件600進行連接，以使凝結水錘抑制裝置固定，從而使凝結水錘抑制裝置產生作用。

圖3為本發明實施例提供的一種凝結水錘抑制裝置的第二抑制元件的一種實施方式的主視圖。如圖3所示，在上述實施例的基礎上，進一步地，所述第二抑制元件300為第二抑制板；

所述第二抑制板為半圓形板，或第二抑制板上設置有第三抑制孔310和多個第四抑制孔320，所述第三抑制孔310設置在所述第二抑制板中心，多個所述第四抑制孔320沿所述第三抑制孔310的周向均勻排布。

本實施例中，第二抑制板為半圓形板的形式時，在發生凝結水錘時，水流管路500上半部存在負壓區，水流速較高，造成了較大的振蕩強度，選擇此種半圓形板，可以更大程度地降低回流水的速度，減小凝結水錘的振蕩強度。第二抑制板上設置有第三抑制孔310和多個第四抑制孔320，第三抑制孔310設置在第二抑制板中心，多個第四抑制孔320沿第三抑制孔310的周向均勻排布。起到的有益效果與第一抑制孔221和多個第二抑制孔222的相同，不再贅述。

在上述實施例的基礎上，進一步地，所述第三抑制孔310和所述第四抑制孔320為三角形孔，所述第一抑制孔221、第二抑制孔222的總數與第三抑制孔310、第四抑制孔320的總數均不少7個。

本實施例中，第三抑制孔310和所述第四抑制孔320為三角形孔，同樣會達到均流的效果，第一抑制孔221、第二抑制孔222的總數與第三抑制孔310、第四抑制孔320的總數均不少7個，這樣可以有效的保障流通的面積。

圖4為本發明實施例提供的一種抑制系統的主視圖。如圖4所示，一種抑制系統，具有上述的凝結水錘抑制裝置，包括蒸汽管路400、水流管路500、連接件600和水箱700；

所述蒸汽管路400、水流管路500和水箱700依次連通，所述凝結水錘抑制裝置設置在所述蒸汽管路400和所述水流管路500連通處，所述連接件600用於將所述凝結水錘抑制裝置與蒸汽管路400和所述水流管路500連接。

其中，凝結水錘抑制裝置的使用與蒸汽管路400及水流管路500尺寸、結構和安裝方式無關。蒸汽管路400及水流管路500可以為豎直、水平傾斜以及直管和彎管等形式。

本實施例中的抑制系統，包括依次連通的蒸汽管路400、水流管路500、連接件600和水箱700；凝結水錘抑制裝置設置在蒸汽管路400和水流管路500連通處，連接件600用於將凝結水錘抑制裝置與蒸汽管路400和水流管路500連接。這樣，凝結水錘抑制裝置的設置可以有效抑制蒸汽管路400和水流管路500接觸時水錘的產生。

圖5為本發明實施例提供的一種抑制系統的局部放大圖。如圖5所示，在上述實施例的基礎上，進一步地，所述連接件600包括第一法蘭610和第二法蘭620；

所述第一法蘭610設置在所述蒸汽管路400與所述水流管路500連通的一端，所述第二法蘭620設置在所述水流管路500與所述蒸汽管路400連通的一端，所述連接板210設置所述第一法蘭610和所述第二法蘭620之間，所述第一法蘭610和所述第二法蘭620用於將連接板210固定。

本實施例中，第一法蘭610和第二法蘭620分別設置在蒸汽管路400和水流管路500的連通端，連接板210設置在第一法蘭610和第二法蘭620之間，這樣可以將連接板210固定在蒸汽管路400和水流管路500之間，以使凝結水錘抑制裝置設置在蒸汽管路400和水流管路500之間。

在上述實施例的基礎上，進一步地，所述筒體100向所述水流管路500方向延伸，且所述筒體100的外徑比所述水流管路500的內徑小2mm。

本實施例中，筒體100的外徑比水流管路500的內徑小2mm。在筒體100及凝結水錘抑制裝置安裝的過程中受到的阻力小，便於安裝。

在上述實施例的基礎上，進一步地，所述第一抑制元件200和所述第二抑制元件300之間的間距大於6倍的所述水流管路500的直徑。

本實施例中，由於凝結水錘本身具有隨機性，發生的位置不易確定，因此安裝第一抑制元件200和第二抑制元件300可以抑制凝結水錘在更廣泛的距離內產生。優選的第一抑制元件200和第二抑制元件300的間距不小於管路直徑的6倍無量綱長度。在使用前，可以根據具體的工作狀況，選用凝結水錘抑制裝置的筒體100長度，以提高抑制效果。例如，當蒸汽壓較高時，蒸汽流過第一抑制元件200後，蒸汽流動狀態基本沒有受影響，此時可以增加筒體100的長度，避免蒸汽在流經第二抑制元件300後仍存在大的汽團。

在上述實施例的基礎上，進一步地，所述第一抑制元件200和所述第二抑制元件300的流通面積為所述水流管路500直徑的0.4～0.5倍。

本實施例中，第一抑制元件200和第二抑制元件300的流通面積為水流管路500直徑的0.4～0.5倍。本實施例中，當蒸汽從蒸汽管路400中流入到抑制元件時：一方面，第一抑制元件200和第二抑制元件300使得蒸汽的通流面積減小，凝結水錘抑制裝置上遊蒸汽壓增加，水位降低，蒸汽在上遊不易形成獨立汽泡；並且抑制元件具有良好的均流效果，蒸汽經過抑制元件後，形成了多個小汽泡，增大了汽液接觸面積，加快了凝結速率，有效避免了獨立大汽泡的形成；抑制元件可以降低水錘發生時回擊水的水量和速度，可以有效地降低水的衝擊力。

蒸汽壓力較低，蒸汽量較小時，蒸汽與水凝結引起的水錘，有可能發生在第一抑制元件200處，此時第一抑制元件200可以有效的抑制獨立汽泡的產生，並且降低下遊水流管路500內水的回擊速度以及水量，減小水錘的強度；而第二抑制元件300可以進一步降低水錘發生時回擊水的水量。

當蒸汽壓力較高時，蒸汽量較多，當蒸汽流經第一抑制元件200後，仍然存在較大的汽團，此時仍然容易在第一抑制元件200下水流管路500內水遊發生凝結水錘，此時第二抑制元件300可以有效地抑制水錘的產生。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。