浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)及其安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)及其安裝方法，系統(tǒng)包括：熱電偶，其測溫端頭固定在傳熱管的外壁上；隔離層，包覆在熱電偶測溫端頭外，將熱電偶的測溫端頭與傳熱管外流體隔離；固定裝置，將隔離層固定在傳熱管外壁上。安裝方法包括步驟S1?S3：S1、將熱電偶固定在傳熱管的外壁壁面上；S2、在熱電偶測溫端頭外覆蓋隔離層，將熱電偶的測溫端頭包覆在傳熱管的外壁與隔離層之間，從而使熱電偶的測溫端頭與傳熱管外流體隔離；S3、將隔離層固定。本發(fā)明使熱電偶的測溫端頭不受傳熱管外流體溫度的影響，能夠實時準確測量浸泡式傳熱管外壁面的溫度，系統(tǒng)結構簡單、安裝方便、使用快捷。
【專利說明】
浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)及其安裝方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及壁溫測量技術，具體涉及浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)及其安裝方法?！颈尘凹夹g】
[0002]當核反應堆發(fā)生全廠斷電事故工況時，一回路主冷卻劑循環(huán)栗、二回路蒸汽發(fā)生器給水栗等停止轉動，一回路向二回路的排熱減少，反應堆冷卻劑系統(tǒng)的溫度和壓力上升， 其后果是可能造成DNBR(Departure from Nucleate Boiling Rat1,即偏離泡核沸騰比) 超限或反應堆冷卻劑系統(tǒng)超壓，同時如果沒有及時提供排熱手段，一回路的水將從穩(wěn)壓器排放，造成反應堆冷卻劑系統(tǒng)大量失水。第三代核反應堆采用非能動余熱排出系統(tǒng)，事故發(fā)生后，依靠堆芯和非能動余熱排出冷卻器之間的位差和密度差建立自然循環(huán)流動，通過自然循環(huán)流動將堆芯余熱及反應堆冷卻劑系統(tǒng)各設備的顯熱帶出，使反應堆處于安全停堆狀態(tài)，并防止一回路冷卻劑通過穩(wěn)壓器安全閥排放。非能動余熱排出冷卻器浸泡在安全殼內置換料水箱中或者安全殼外冷卻水池中，非能動余熱排出冷卻器的換熱能力直接關系到反應堆的余熱導出能力及堆芯安全，因此非能動余熱排出冷卻器傳熱特性試驗對第三代核反應堆的研發(fā)是非常關鍵和必要的。通過開展非能動余熱排出冷卻器傳熱特性試驗獲取余熱排出冷卻器的換熱能力以及傳熱關系式，為反應堆非能動余熱排出冷卻器的設計和優(yōu)化提供重要技術支撐。
[0003]非能動余熱排出冷卻器浸泡在安全殼內置換料水箱或者安全殼外冷卻水池中，其傳熱管被流體完全覆蓋，事故初期非能動余熱排出冷卻器傳熱管外冷卻劑的傳熱方式以大空間自然對流為主，隨著安全殼內置換料水箱或者安全殼外冷卻水池中冷卻劑的溫度不斷上升，非能動余熱排出冷卻器傳熱管外壁可能發(fā)生泡核沸騰傳熱或者飽和沸騰傳熱，甚至膜態(tài)沸騰傳熱。非能動余熱排出冷卻器傳熱管內為高溫高壓的蒸汽或者汽液兩相混合物的冷凝換熱，其傳熱熱阻遠小于傳熱管外的傳熱熱阻。因此非能動余熱排出冷卻器傳熱管外傳熱熱阻很大程度上影響非能動余熱排出冷卻器的換熱能力以及非能動余熱排出系統(tǒng)的衰變熱導出能力。對于浸泡式冷卻器的傳熱管外壁壁溫的測量一直是研究的難點?，F有技術測量傳熱管的方法一般采用點焊式的方法，即將熱電偶的測溫端頭點焊在傳熱管外壁上。由于空氣的對流傳熱系數非常小，焊點處的溫度值與傳熱管外壁溫非常接近。水的對流換熱系數比空氣的對流換熱系數大兩到四個數量級，若采用現有的技術獲得的浸泡式冷卻器的傳熱管外壁壁溫測量值偏差非常大。
【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是現有技術中浸泡式冷卻器的傳熱管外壁壁溫測量不準確的問題，目的在于提供一種浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)，以準確測量浸泡式傳熱管外壁壁溫;本發(fā)明還同時提供了浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)的安裝方法。
[0005]本發(fā)明通過下述技術方案實現:浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)，包括:熱電偶，其測溫端頭固定在傳熱管的外壁上； 隔離層，包覆在熱電偶的測溫端頭外，將熱電偶的測溫端頭與傳熱管外流體隔離；固定裝置，將隔離層固定在傳熱管外壁上。本技術方案中，熱電偶用于測量傳熱管的外壁壁溫;隔離層被固定裝置固定在傳熱管外壁并用于將熱電偶的測溫端頭與傳熱管外流體隔離;使得熱電偶的測溫端頭不受傳熱管外流體的溫度影響，測量結果更加準確。
[0006]作為本發(fā)明的進一步改進，所述熱電偶焊接在傳熱管的外壁上，且熱電偶的測溫端頭被焊料完全覆蓋，本技術方案中，熱電偶的測溫端頭與傳熱管外流體之間進行了2層隔離，一層是測溫端頭焊接時的焊料，另一層是隔離層，充分保障了熱電偶的測溫端頭不受傳熱管外流體溫度的影響，能夠實時準確測量浸泡式傳熱管外壁面的溫度。
[0007]優(yōu)選的，所述隔離層采用聚四氟乙烯薄膜或聚苯硫醚或錫箱紙，聚四氟乙烯薄膜具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐腐蝕性、耐高溫性、密封性、良好的抗老化耐力，其對熱電偶的測溫端頭的密封性好，應用于反應堆冷卻器中能夠滿足溫度、耐腐蝕等要求。
[0008]進一步，所述固定裝置為卡箍或金屬絲或扎帶。
[0009]優(yōu)選的，所述熱電偶采用鎧裝熱電偶。
[0010]浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)安裝方法，包括以下的步驟S1-S3:51、將熱電偶固定在傳熱管的外壁壁面上；52、在熱電偶的測溫端頭外覆蓋隔離層，將熱電偶的測溫端頭包覆在傳熱管的外壁與隔離層之間，從而使熱電偶的測溫端頭與傳熱管外流體隔離；53、采用固定裝置將隔離層固定。
[0011]上述浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)安裝方法中，采用隔離層將熱電偶的測溫端頭與傳熱管外流體隔離;使得熱電偶的測溫端頭不受傳熱管外流體的溫度影響，測量結果更加準確。
[0012]進一步，步驟S1中，采用焊接的方式將熱電偶固定在傳熱管的外壁壁面上，且使熱電偶的測溫端頭被焊料完全覆蓋。采用本技術方案中的方法，在熱電偶的測溫端頭與傳熱管外流體之間進行了 2層隔離，一層是測溫端頭焊接時的焊料，另一層是隔離層，充分保障了熱電偶的測溫端頭不受傳熱管外流體溫度的影響，能夠實時準確測量浸泡式傳熱管外壁面的溫度。
[0013]進一步，步驟S2中，隔離層采用條狀薄膜，所述在熱電偶的測溫端頭外覆蓋隔離層具體為:將傳熱管外壁上測溫端頭所在的沿傳熱管圓周方向的圓作為基準圓，將條狀薄膜沿基準圓纏繞多圈，形成環(huán)狀薄膜層，該環(huán)狀薄膜層將熱電偶的測溫端頭包覆在傳熱管的外壁與環(huán)狀薄膜層之間。
[0014]進一步，步驟S2中，條狀薄膜的纏繞圈數不低于50圈，纏繞圈數過少會影響隔離層的隔離效果;環(huán)狀薄膜層的寬度不大于5mm，寬度過窄會導致固定裝置無法對熱電偶測溫端頭的有效隔離，寬度過快會較大程度地改變浸泡式傳熱管的外壁溫分布特性，影響測量精度。
[0015]進一步，步驟S3中，所述固定裝置為環(huán)形卡箍，所述采用固定裝置將隔離層固定具體為:采用2條環(huán)形卡箍分別固定在環(huán)狀薄膜層外，且環(huán)狀薄膜層的兩側各設置一個環(huán)形卡箍，熱電偶的測溫端頭位于2條環(huán)形卡箍之間。
[0016]本發(fā)明與現有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果:1、本發(fā)明的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)及其安裝方法使得熱電偶的測溫端頭不受傳熱管外流體溫度的影響，能夠實時準確測量浸泡式傳熱管外壁面的溫度。
[0017]2、本發(fā)明的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)結構簡單、安裝方便、使用快捷?！靖綀D說明】
[0018]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)明的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)在傳熱管上使用的示意圖。
[0019]附圖標記及對應的零部件名稱:1-熱電偶，2-隔離層，3-固定裝置，4-傳熱管?！揪唧w實施方式】
[0020]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。
[0021]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)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(fā)明保護范圍的限制。
[0022]實施例1:如圖1所示，本發(fā)明的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)，包括:熱電偶1，用于測量傳熱管4的外壁壁溫，其測溫端頭固定在傳熱管4的外壁上，熱電偶1 通過測量導線接入溫度測量儀，實現對傳熱管4的外壁溫度的實時測量；隔離層2,包覆在熱電偶1的測溫端頭外，將熱電偶1的測溫端頭與傳熱管外流體隔離； 固定裝置3,將隔離層2固定在傳熱管外壁上。[0023 ]本實施例中的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)安裝方法，包括以下的步驟S1 -S3:51、將熱電偶1固定在傳熱管的外壁壁面上；52、在熱電偶1的測溫端頭外覆蓋隔離層2,將熱電偶1的測溫端頭包覆在傳熱管的外壁與隔離層2之間，從而使熱電偶1的測溫端頭與傳熱管外流體隔離；53、采用固定裝置3將隔離層2固定。
[0024]本實施例中，所述熱電偶1采用N型鎧裝熱電偶，所述固定裝置3采用卡箍;所述隔離層2采用聚四氟乙烯薄膜，步驟S2中在熱電偶1的測溫端頭外覆蓋隔離層2時就是將聚四氟乙烯薄膜纏繞在熱電偶1的測溫端頭所處的傳熱管4的外壁上，沿傳熱管4的圓周方向纏繞，纏繞的圈數可以不止一圈，可以纏繞多圈，將N型鎧裝熱電偶的測溫端頭包在聚四氟乙烯薄膜內，達到與傳熱管4外的流體相隔離的目的。聚四氟乙烯薄膜纏繞好后，就采用卡箍將聚四氟乙烯薄膜兩側固定，卡箍既能將聚四氟乙烯薄膜卡緊在傳熱管4的外壁上，也能防止傳熱管4外的流體進入聚四氟乙烯薄膜內接觸熱電偶1的測溫端頭。
[0025]本實施例中，在隔離層2的隔離作用下，熱電偶1的測溫端頭與傳熱管4外的流體不產生接觸，熱電偶1的測溫端頭溫度不受傳熱管4外流體溫度的影響，能夠實時準確測量浸泡式傳熱管外壁面的溫度。
[0026]實際應用中，上述隔離層2不僅限于采用聚四氟乙烯薄膜，還可以采用聚苯硫醚或錫箱紙。[〇〇27] 實施例2:在實施例1的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)的基礎上，本實施例中還進行如下改進: 所述熱電偶1焊接在傳熱管的外壁上，且熱電偶1的測溫端頭被焊料完全覆蓋。焊接后熱電偶1具有以下特點:1)N型鎧裝熱電偶緊貼傳熱管4的外壁壁面;2)焊料完全覆蓋N型鎧裝熱電偶的測溫端頭;3)N型鎧裝熱電偶的長度方向與傳熱管4的軸向平行，一方面可以保護N型鎧裝熱電偶、另一方面可以使N型鎧裝熱電偶測溫端頭與傳熱管更好接觸。
[0028]在實施例1的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)安裝方法的基礎上，本實施例中還對步驟S1進行進一步限定，本實施例中的步驟S1具體為:將N型鎧裝熱電偶1的測溫端頭采用銀釬焊的方式電焊在傳熱管4的外壁壁面上，焊接前應使傳熱管外壁面整潔光亮(例如但不限于處理掉氧化層);焊接時N型鎧裝熱電偶1緊貼傳熱管4的外壁壁面;焊接后焊料完全覆蓋N型鎧裝熱電偶的測溫端頭;且焊接后的N型鎧裝熱電偶與傳熱管4平行。
[0029]本實施例中，熱電偶1采用焊接固定的方式，固定更加穩(wěn)定;并且熱電偶1的測溫端頭被焊料完全覆蓋，焊料再一次起了隔離熱電偶1的測溫端頭的作用，使得熱電偶1的測溫端頭與傳熱管4外流體之間進行了 2層隔離，一層是測溫端頭焊接時的焊料，另一層是隔離層2,充分保障了熱電偶1的測溫端頭不受傳熱管外流體溫度的影響，能夠更準確地測量浸泡式傳熱管外壁面的溫度。
[0030]實施例3:在實施例1或實施例2的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)的基礎上，本實施例中還進行如下改進:所述隔離層2由條狀的聚四氟乙烯薄膜(即材料為聚四氟乙烯的條狀薄膜)纏繞至少50 圈形成，條狀的聚四氟乙烯薄膜纏繞至少50圈就形成了一個環(huán)狀薄膜層，該環(huán)狀薄膜層即隔離層2;纏繞時，外圈的聚四氟乙烯薄膜完全覆蓋在內圈上，如果聚四氟乙烯薄膜纏繞50 圈，則50圈聚四氟乙烯薄膜完全重合。所有聚四氟乙烯薄膜均纏繞在N型鎧裝熱電偶的測溫端頭外。優(yōu)選的，N型鎧裝熱電偶的測溫端頭位于隔離層2的中心位置上，該中心位置是指隔離層的沿傳熱管4的長度方向的中心圓環(huán)上，即測溫端頭到隔離層2的左側和測溫端頭到隔離層2的右側的距離相等。
[0031]上述條狀的聚四氟乙烯薄膜的寬度不大于5mm，從而形成的環(huán)狀薄膜層的寬度不大于5mm。前述的寬度是指沿傳熱管4的軸線方向的長度，環(huán)狀薄膜層的寬度亦即圖1中環(huán)狀薄膜層其左側到其右側的距離。
[0032]所述固定裝置3為2個環(huán)形卡箍，套設在隔離層2外；隔離層2的左側和右側各設置一個環(huán)形卡箍;環(huán)形卡箍本身可以為一個完整的環(huán)形卡箍構成，也可以由兩個半圓環(huán)卡箍構成。
[0033]實際應用中，上述固定裝置3也可以采用金屬絲、扎帶等起固定作用的裝置即可。
[0034]在實施例1或實施例2的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)安裝方法的基礎上，本實施例中還對步驟S2和S3進行進一步限定:本實施例中的步驟S2具體為:步驟S2中，隔離層2選用寬度不大于5_的條狀薄膜，所述在熱電偶1的測溫端頭外覆蓋隔離層2具體為:將傳熱管4外壁上測溫端頭所在的沿傳熱管圓周方向的圓作為基準圓，將條狀薄膜沿基準圓纏繞至少50圈，形成環(huán)狀薄膜層，該環(huán)狀薄膜層將熱電偶1的測溫端頭包覆在傳熱管的外壁與環(huán)狀薄膜層之間。本步驟中，用條狀薄膜在N型鎧裝熱電偶的測溫端頭處沿傳熱管4圓周方向緊緊纏繞時，外圈的聚四氟乙烯薄膜完全覆蓋在內圈上，使得形成的環(huán)狀薄膜層的寬度不大于5mm。
[0035]上述條狀薄膜的纏繞圈數不低于50圈，主要考慮到纏繞圈數過少會影響隔離層2 的隔離效果。環(huán)狀薄膜層的寬度不大于5mm，主要考慮到環(huán)狀薄膜層寬度過窄會導致固定裝置3無法對熱電偶1測溫端頭的有效隔離，寬度過快會較大程度地改變浸泡式傳熱管的外壁溫分布特性，影響測量精度，故條狀薄膜及條狀薄膜形成的環(huán)狀薄膜層的寬度優(yōu)選范圍為 3-5mm〇
[0036]步驟S3中，所述固定裝置包括2個環(huán)形卡箍，所述采用固定裝置3將隔離層2固定具體為:2條環(huán)形卡箍套設在環(huán)狀薄膜層外對環(huán)狀薄膜層進行固定，且環(huán)狀薄膜層的左、右兩側各設置一個環(huán)形卡箍，熱電偶1的測溫端頭位于2條環(huán)形卡箍之間。
[0037]通過本實施例的系統(tǒng)可以將N型鎧裝熱電偶1的測溫端頭與傳熱管4外的流體完全隔離，實現對傳熱管4的外壁壁溫T1的測量。雖然測量的T1并不是浸泡式傳熱管外壁壁面?zhèn)鳠徇^程中的真實溫度，但是傳熱管4的導熱性能良好，并且T1和T2、T3距離非常近，T1處的溫度在可以表征T2或者T3處的溫度。
[0038]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。
【主權項】
1.浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)，其特征在于，包括:熱電偶(1)，其測溫端頭固定在傳熱管的外壁上；隔離層(2)，包覆在熱電偶(1)的測溫端頭外，將熱電偶(1)的測溫端頭與傳熱管外流體 隔離；固定裝置(3)，將隔離層(2)固定在傳熱管外壁上。2.根據權利要求1所述的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)，其特征在于，所述熱電偶 (1)焊接在傳熱管的外壁上，且熱電偶(1)的測溫端頭被焊料完全覆蓋。3.根據權利要求1或2所述的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離 層(2)采用聚四氟乙烯薄膜或聚苯硫醚或錫箱紙。4.根據權利要求1或2所述的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)，其特征在于，所述固定 裝置(3)為卡箍或金屬絲或扎帶。5.根據權利要求1或2所述的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)，其特征在于，所述熱電 偶(1)采用鎧裝熱電偶。6.浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)安裝方法，其特征在于，包括以下的步驟S1-S3:51、將熱電偶(1)固定在傳熱管的外壁壁面上；52、在熱電偶(1)的測溫端頭外覆蓋隔離層(2)，將熱電偶(1)的測溫端頭包覆在傳熱管 的外壁與隔離層(2)之間，從而使熱電偶(1)的測溫端頭與傳熱管外流體隔離；53、采用固定裝置(3)將隔離層(2)固定。7.根據權利要求6所述的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)安裝方法，其特征在于，步驟 S1中，采用焊接的方式將熱電偶(1)固定在傳熱管的外壁壁面上，且使熱電偶(1)的測溫端 頭被焊料完全覆蓋。8.根據權利要求6所述的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)安裝方法，其特征在于，步驟 S2中，隔離層(2)采用條狀薄膜，所述在熱電偶(1)的測溫端頭外覆蓋隔離層(2)具體為:將 傳熱管外壁上測溫端頭所在的沿傳熱管圓周方向的圓作為基準圓，將條狀薄膜沿基準圓纏 繞多圈，形成環(huán)狀薄膜層，該環(huán)狀薄膜層將熱電偶(1)的測溫端頭包覆在傳熱管的外壁與環(huán) 狀薄膜層之間。9.根據權利要求8所述的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)安裝方法，其特征在于，步驟 S2中，條狀薄膜的纏繞圈數不低于50圈，環(huán)狀薄膜層的寬度不大于5mm。10.根據權利要求8或9所述的浸泡式傳熱管外壁壁溫測量系統(tǒng)安裝方法，其特征在于， 步驟S3中，所述固定裝置為環(huán)形卡箍，所述采用固定裝置(3)將隔離層(2)固定具體為:采用 2條環(huán)形卡箍分別固定在環(huán)狀薄膜層外，且環(huán)狀薄膜層的兩側各設置一個環(huán)形卡箍，熱電偶 (1)的測溫端頭位于2條環(huán)形卡箍之間。
【文檔編號】G21C17/112GK105976880SQ201610380026
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】彭傳新, 張妍, 白雪松, 卓文彬, 閆曉
【申請人】中國核動力研究設計院