CN103900842B - 一种自吸式文丘里水洗器性能实验*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自吸式文丘里水洗器性能实验***，包括自吸式文丘里水洗器、数据采集***，其特征在于：还包括空气供应回路、蒸汽供应回路、气体混合配送回路、进口取样段、自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路、出口取样段，空气供应回路的出口和蒸汽供应回路的出口汇合后接气体混合配送回路的进口，气体混合配送回路的出口接进口取样段，进口取样段的出口接自吸式文丘里水洗器，自吸式文丘里水洗器外接引射特性测量回路。

Description

一种自吸式文丘里水洗器性能实验***

技术领域

本发明涉及一种自吸式文丘里水洗器性能实验***。

背景技术

反应堆发生堆芯熔融的严重事故时，大量的放射性物质会释放到安全壳中，造成安全壳内压力升高，当其内部压力超过安全限值时，安全壳过滤排放***将通过主动卸压的方式将安全壳内的气体进行洗涤和过滤后排放到环境中，达到防止安全壳超压，尽可能的减少释放到环境中放射性物质的目的，因此安全壳过滤排放***性能的优劣对于严重事故下核电站的安全性是至关重要的。

由于文丘里水洗器具有结构简单、过滤效率高的优点，近年来已在核电厂安全壳过滤排放***的设计中逐渐引起了人们的关注，并得到了一定的应用。但由核电非能动安全的需求，在安全壳过滤排放***中无法采用目前在普通工业领域应用较成熟的文丘里水洗器，而需要具有特殊设计的自吸式文丘里水洗器。这种自吸式文丘里水洗器要能够在不需要外部动力的条件下实现安全壳排气中的放射性气溶胶、碘和甲基碘的有效过滤。由于核电的特殊性，当核电站发生严重事故时，大量放射性物质的释放将会威胁人类的生存环境，因此，在发生严重事故时，排放***对放射性物质的过滤效率成为验证***可靠性和安全性的重要标准，以致于在应用到安全壳过滤排放***中的任何一套文丘里水洗器或其它过滤装置都必须经过严格的测试，但不能在实际的严重事故中来检验设备的可靠性，为此就需要一套能模拟各种事故条件下安全壳内高温高压高湿大气环境的***，采用该***来测试自吸式文丘里水洗器的性能，目前，国内外还未有公开发表的文献提及能用于测试自吸式文丘里水洗器性能的实验***。

发明内容

本发明目的在于提供一种自吸式文丘里水洗器性能实验***，能够模拟各种事故条件下安全壳内大气环境，有效检验自吸式文丘里水洗器的性能。

实现本发明目的的技术方案：

一种自吸式文丘里水洗器性能实验***，包括自吸式文丘里水洗器、数据采集***，其特征在于：还包括空气供应回路、蒸汽供应回路、气体混合配送回路、进口取样段、自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路、出口取样段，空气供应回路的出口和蒸汽供应回路的出口汇合后接气体混合配送回路的进口，气体混合配送回路的出口接进口取样段，进口取样段的出口接自吸式文丘里水洗器，自吸式文丘里水洗器外接引射特性测量回路。

气体混合配送回路包括气体混合配送管路（65）、混合罐（32），气体混合配送管路（65）接混合罐（32）的进口，设有3个配送接口管（31），3个配送接口管（31）分别用于配送碘、有机碘、气溶胶，配送接口管（31）的端部位于气体混合配送管路（65）内。

自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路包括水泵（51）、平衡水箱（54），水泵（51）的进口接自吸式文丘里水洗器（37），水泵（51）的出口通过管路（64）接平衡水箱（54），管路（64）上设有调节阀（52）、涡轮流量计（53），平衡水箱（54）通过给水管路（56）接自吸式文丘里管（38）喉部的给水槽（40），平衡水箱的上部通过桥管（55）与自吸式文丘里水洗器（37）的上部连通；平衡水箱设有液位计（58），文丘里水洗器设有液位计（57）。

还设有金属纤维过滤器（43），自吸式文丘里水洗器（37）顶部的出口通过三通阀（41）接金属纤维过滤器（43）的进口，三通阀（41）的另一接口与出口总管（66）相连通，金属纤维过滤器（43）的出口经截止阀（44）与出口总管（66）相连通；出口取样段包括3个出口取样接口管（46），3个出口取样接口管（46）分别用于取样碘、有机碘、气溶胶，出口取样接口管（46）的端部位于出口总管（66）的外端部内。

混合罐（32）的出口经倒U形管路（47）接自吸式文丘里水洗器（37）的进口；进口取样段包括3个进口取样接口管（33），3个进口取样接口管（33）分别用于取样碘、有机碘、气溶胶，进口取样接口管（33）的端部位于倒U形管路（47）的进口端部内。

空气供应回路结构为，空压机（1）、储气罐（4）、过滤器（7）、空气预热器（18）依次连接，空气预热器（18）的出口与气体混合配送管路（65）相连通；过滤器（7）设有3级过滤单元，过滤器（7）与空气预热器（18）之间的连接管路为3个并联的供气管路，3个供气管路管径各不相同。

蒸汽供应回路结构为，锅炉（19）接蒸汽过热器（29），蒸汽过热器（29）的出口与气体混合配送管路（65）相连通；锅炉（19）与蒸汽过热器（29）之间的连接管路为2个并联的供气管路，2个供气管路管径不相同。

配送接口管（31）端部为弯管，弯曲方向与气体流动方向相同；进口取样接口管（33）的端部为弯管，弯曲方向与气体流动方向相反。

混合罐（32）内设有2个隔板（62）和1个孔板（63），2个隔板（62）上下交错设置，2个隔板（62）位于孔板（63）的下方。

金属纤维过滤器（43）底部的回流口经回流阀（45）接自吸式文丘里水洗器（37）；自吸式文丘里水洗器（37）和金属纤维过滤器（43）采用法兰方式与外接管路相连。

本发明具有的有益效果：

本发明包括空气供应回路、蒸汽供应回路、气体混合配送回路、进口取样段、自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路、出口取样段，空气供应回路的出口和蒸汽供应回路的出口汇合后接气体混合配送回路的进口，气体混合配送回路的出口接进口取样段，进口取样段的出口接自吸式文丘里水洗器，自吸式文丘里水洗器外接引射特性测量回路。本发明能够模拟各种事故条件下安全壳内大气环境，有效检验自吸式文丘里水洗器的过滤性能和引射特性。

本发明气体混合配送回路设有3个配送接口管（31），3个配送接口管（31）分别用于配送碘、有机碘、气溶胶，能够模拟事故条件下安全壳内的碘、有机碘、气溶胶环境，气体混合配送回路的混合罐能保证配送物质的充分混合，改变配送物质，还可以模拟事故条件下安全壳内的其它大气环境。

引射量是衡量自吸式文丘里水洗器引射性能的重要参数，也是衡量水洗器过滤性能优劣的重要参数。通过本发明的自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路，可实现吸液量（引射量）间接测量，自吸式文丘里水洗器的给水管路（56）上无需安装流量计等阻力部件，通过吸液量与泵流量的平衡得到吸液量值，即通过水泵（51）的出口管路（64）上的涡轮流量计（53）测得吸液量，有效保证吸液量测量的真实性。通过本发明的自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路，能够完成自吸式文丘里水洗器引射量的准确测量，包括喉部不同淹没深度及喉部不同流速下的引射量测量，还可进行不同结构的文丘里水洗器的引射特性和阻力特性的试验研究。

本发明金属纤维过滤器（43）和自吸式文丘里水洗器（37）通过三通阀（41）连接，改变三通阀（41）的阀位改变气体走向，从而可以完成自吸式文丘里水洗器单独过滤性能测试或文丘里水洗器和金属纤维过滤器二者串联情况下的性能测试。

本发明能够满足空气与蒸汽不同配比条件下的混合气供应需求，并且可以通过调节蒸汽过热器（29）及空气预热器（18）的加热功率改变混合气温度，在较大范围内模拟事故条件下安全壳内的大气环境。本发明空气供应回路和蒸汽供应回路分别有多条不同管径的供应管线，可以保证蒸汽流量和空气流量的准确测量，同时满足空气和蒸汽不同流量的配比需求，测量精度可达到0.5级。

本发明混合罐（32）的出口经倒U形管路（47）接自吸式文丘里水洗器（37）的进口，可以有效防止自吸式文丘里水洗器内的化学溶液倒流至空气和蒸汽供应回路；混合罐（32）内设有2个隔板（62）和1个孔板（63），可以保证配送物质与气体的充分混合。本发明配送接口管（31）端部为弯管，弯曲方向与气体流动方向相同；进口取样接口管（33）的端部为弯管，弯曲方向与气体流动方向相反，更有助于配送物质、取样。金属纤维过滤器（43）下部装有回流阀（45），回流阀（45）可以保证滞留在金属纤维过滤器内的水分顺利回流至水洗器内。本发明自吸式文丘里水洗器（37）和金属纤维过滤器（43）采用法兰方式与外接管路相连，方便更换过滤设备。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是配送接口区域的局部放大图；

图3是混合罐区域的局部放大图；

图4是进口取样段区域的局部放大图；

图5是自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路部分的局部放大图。

具体实施方式

如图1所示，实验***由自吸式文丘里水洗器、空气供应回路、蒸汽供应回路、气体混合配送回路、进口取样段、自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路、出口取样段及相应的数据采集***构成，空气供应回路的出口和蒸汽供应回路的出口汇合后接气体混合配送回路的进口，气体混合配送回路的出口接进口取样段，进口取样段的出口接自吸式文丘里水洗器，自吸式文丘里水洗器外接引射特性测量回路。

如图1所示，空气供应回路由空压机1、储气罐4、过滤器7、空气预热器18依次连接构成，空压机1通过膨胀节2与止回阀3连接，止回阀3的另一端接储气罐4的入口，储气罐4上部有安全阀6，下部装有疏水阀5，储气罐4的出口接过滤器7，过滤器7的出口接减压阀8。减压阀后接有DN25、DN50、DN80三条并联的不同管径的供气管路，每条供气管路上都配备有相应的截止阀9、12、15、质量流量计10、13、16和调节阀11、14、17，三条供气管路最终汇和成一条管线与空气预热器18连接。空气预热器18的出口与气体混合配送管路65相连通（即空气供应回路的出口接气体混合配送回路的进口）。其中膨胀节2的作用为减小振动，止回阀3可以防止空气倒流至空压机1。过滤器7设有三级过滤单元，其过滤精度分别为3μm，1μm和0.01μm，采用三个不同精度的过滤器可以出去气体中携带的固体颗粒和微细油滴，保证空气的纯净度，避免气溶胶测量过程中因气体中所携带的固体颗粒而影响气溶胶过滤效率的准确性。减压阀8可以调节空气压力，以满足不同压力条件下空气的需求。所述三条不同管径的供气管路可以根据需要单独工作，以在较大范围内调节空气流量。空气预热器18可以加热空气，以满足对不同温度条件下空气的需求，同时在空气预热器后的管路采用保温材料包裹，防止热量散失。空气供应回路提供各种压力、温度、流量的空气，用于模拟各种条件下安全壳内的空气环境。

如图1所示，蒸汽供应回路包括锅炉19、蒸汽过热器29，锅炉19通过截止阀20与调节阀21连接，调节阀21另一端与减压阀22连接，减压阀22另一端接有DN50和DN80两条并联的不同管径的蒸汽供应管路，蒸汽供应管路上都配备有相应的截止阀23、26、质量流量计24、27、调节阀25、28，两条蒸汽供应管路的出口汇合与蒸汽过热器29入口连接，蒸汽过热器29的出口与空气预热器18的出口汇合成一条管线（即空气供应回路的出口和蒸汽供应回路的出口汇合）。蒸汽过热器29的出口与气体混合配送管路65相连通（即蒸汽供应回路的出口接气体混合配送回路的进口）。蒸汽过热器29用于产生微过热蒸汽以去除锅炉所产生饱和蒸汽中夹带的液滴，同时保证蒸汽与空气混合后不发生冷凝，以避免凝液对气溶胶、碘和甲基碘取样过程造成的影响。所述减压阀22用于调节蒸汽压力，上述两条不同管径的蒸汽供应管路可以单独运行，以满足对不同蒸汽流量的需求，蒸汽过热器29用以进一步加热蒸汽，使锅炉产生的蒸汽微过热，保证蒸汽与空气混合后不发生冷凝。所述回路还有疏水阀48、49，用于预热管道时，排出因蒸汽冷凝产生的冷凝水，同时整个***用保温材料包裹防止热量散失。蒸汽供应回路提供各种压力、温度、流量的蒸汽，用于模拟各种条件下安全壳内的蒸汽环境。

如图1所示，气体混合配送回路包括气体混合配送管路65、混合罐32，气体混合配送管路65接混合罐32的进口，图2为配送接口区域59的局部放大图，如图2所示，设有3个配送接口管31，3个配送接口管31分别用于配送碘、有机碘、气溶胶，配送接口管31的端部位于气体混合配送管路65内，配送接口管31端部为弯管，弯曲方向与气体流动方向相同。气体混合配送管路65上设有止回阀30，用以防止配送物质向蒸汽及空气供应回路流动，防止配送物质对两条供应回路上仪表的损坏。图3为混合罐区域61的局部放大图，如图3所示，混合罐32内设有2个隔板62和1个孔板63，2个隔板62上下交错设置，2个隔板62位于孔板63的下方，其中隔板62用以改变气流进入混合罐后的流动方向，使配送物质与气体发生充分搅混，保证气体与配送物质的均匀混合，最后经孔板63的均流作用离开混合罐32。气体混合配送回路可模拟事故条件下安全壳内的碘、甲基碘、气溶胶环境，用于自吸式文丘里水洗器及金属纤维过滤器过滤性能的测试。

如图1所示，混合罐32的出口经倒U形管路47接自吸式文丘里水洗器37的进口；图4是进口取样段区域60的局部放大图，如图4所示，进口取样段包括3个进口取样接口管33，3个进口取样接口管33分别用于取样碘、有机碘、气溶胶，进口取样接口管33的端部位于倒U形管路的进口端部内，进口取样接口管33的端部为弯管，弯曲方向与气体流动方向相反。如图1所示，倒U形管路47上还设有止回阀34、膨胀节35和截止阀36。倒U型水封管47可以起到隔离作用，倒U型的顶端要高于2倍的自吸式文丘里水洗器37内液位，防止自吸式文丘里水洗器37内的化学溶液倒流进入混合罐32及蒸汽和空气供应回路，以免化学溶液对测量仪器的腐蚀和损坏。

如图1所示，还设有金属纤维过滤器43，自吸式文丘里水洗器37顶部的出口通过三通阀41接金属纤维过滤器43的进口，三通阀41的另一接口与出口总管66相连通，金属纤维过滤器43的出口经截止阀44与出口总管66相连通；金属纤维过滤器43底部的回流口经回流阀45接自吸式文丘里水洗器37。出口取样段包括3个出口取样接口管46，3个出口取样接口管46分别用于取样碘、有机碘、气溶胶，出口取样接口管46的端部位于出口总管66的外端部内。金属纤维过滤器43还外接截止阀42、44。三通阀41有两个作用，第一个作用是在验证自吸式文丘里水洗器37自身单独去除能力时隔离金属纤维过滤器43，第二个作用是在验证设备整体性能时，保证自吸式文丘里水洗器37和金属纤维过滤器43的串联运行。自吸式文丘里水洗器37和金属纤维过滤器43采用法兰方式与外接管路，可以方便拆卸；如果需对其它过滤设备的性能进行测试，则只需将过滤设备以法兰连接方式接入实验回路即可，即采用法兰连接方式可以方便更换过滤设备。

图5是自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路部分39的局部放大图，如图5所示，自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路包括水泵51、平衡水箱54，水泵51的进口接自吸式文丘里水洗器37，水泵51的出口通过管路64接平衡水箱54，管路64上设有调节阀52、涡轮流量计53，平衡水箱54通过给水管路56接自吸式文丘里管38喉部的给水槽40，其中给水槽40的作用是保证给水能够均匀的分配到喉部各个小孔，平衡水箱的上部通过桥管55与自吸式文丘里水洗器37的上部连通，使二者气空间压力相等，从而保证文丘里喉部内外背压相同；平衡水箱设有液位计58，文丘里水洗器设有液位计57，分别用于观测平衡水箱和文丘里水洗器的液位。给水管路56的流量即为文丘里的引射量，然而如果在给水管路56上加阀门或流量计，虽然可以直接得到引射量，但会使给水管路56的流动阻力增大，从而影响引射量测量的真实性，因此，给水管路56上并未设任何阀门和流量计，文丘里的引射量通过间接的方法测量。在正常实验时，保持自吸式文丘里水洗器37和平衡水箱54的初始液位相同，如果调节阀52及水泵51关闭，则平衡水箱54内的水由于自吸式文丘里管38的引射作用而逐渐减少，平衡水箱54的液位降低，为了保持平衡水箱54液位不变，启动泵51，通过调节阀52调节进入平衡水箱54的水流量，当平衡水箱54液位保持不变并且与自吸式文丘里水洗器37的液位相同时，就表示由水泵51所补充到平衡水箱54内的水量恰好与通过给水管路56进入自吸式文丘里管38的水流量相同，也就是说，涡轮流量计53的读数即为自吸式文丘里管38的引射量，同时改变自吸式文丘里水洗器37内液位可以测量喉部不同淹没条件下文丘里的引射量。为了减小流动阻力，管线采用大直径的管子，并且管长要尽量短。

本发明数据采集***包括相应的温度、压力及流量的测量仪表，数据采集板，计算机及将测量仪表与数据采集板相连的导线等，此为现有技术。在实验过程中，各测量仪表将相应的温度、压力及流量等信号转化为电信号，传输给数据采集板，数据采集板接收并记录下相应的信号，并将电信号转化为温度、压力及流量的实际值显示于计算机屏幕上。

Claims (9)

1.一种自吸式文丘里水洗器性能实验***，包括自吸式文丘里水洗器(37)、数据采集***，还包括空气供应回路、蒸汽供应回路、气体混合配送回路、进口取样段、自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路、出口取样段，空气供应回路的出口和蒸汽供应回路的出口汇合后接气体混合配送回路的进口，气体混合配送回路的出口接进口取样段，进口取样段的出口接自吸式文丘里水洗器，自吸式文丘里水洗器外接引射特性测量回路；其特征在于：自吸式文丘里水洗器引射特性测量回路包括水泵(51)、平衡水箱(54)，水泵(51)的进口接自吸式文丘里水洗器(37)，水泵(51)的出口通过管路(64)接平衡水箱(54)，管路(64)上设有调节阀(52)、涡轮流量计(53)，平衡水箱(54)通过给水管路(56)接自吸式文丘里管(38)喉部的给水槽(40)，平衡水箱的上部通过桥管(55)与自吸式文丘里水洗器(37)的上部连通；平衡水箱设有液位计(58)，文丘里水洗器设有液位计(57)。

2.根据权利要求1所述的自吸式文丘里水洗器性能实验***，其特征在于：气体混合配送回路包括气体混合配送管路(65)、混合罐(32)，气体混合配送管路(65)接混合罐(32)的进口，设有3个配送接口管(31)，3个配送接口管(31)分别用于配送碘、有机碘、气溶胶，配送接口管(31)的端部位于气体混合配送管路(65)内。

3.根据权利要求2所述的自吸式文丘里水洗器性能实验***，其特征在于：还设有金属纤维过滤器(43)，自吸式文丘里水洗器(37)顶部的出口通过三通阀(41)接金属纤维过滤器(43)的进口，三通阀(41)的另一接口与出口总管(66)相连通，金属纤维过滤器(43)的出口经截止阀(44)与出口总管(66)相连通；出口取样段包括3个出口取样接口管(46)，3个出口取样接口管(46)分别用于取样碘、有机碘、气溶胶，出口取样接口管(46)的端部位于出口总管(66)的外端部内。

4.根据权利要求3所述的自吸式文丘里水洗器性能实验***，其特征在于：混合罐(32)的出口经倒U形管路(47)接自吸式文丘里水洗器(37)的进口；进口取样段包括3个进口取样接口管(33)，3个进口取样接口管(33)分别用于取样碘、有机碘、气溶胶，进口取样接口管(33)的端部位于倒U形管路(47)的进口端部内。

5.根据权利要求4所述的自吸式文丘里水洗器性能实验***，其特征在于：空气供应回路结构为，空压机(1)、储气罐(4)、过滤器(7)、空气预热器(18)依次连接，空气预热器(18)的出口与气体混合配送管路(65)相连通；过滤器(7)设有3级过滤单元，过滤器(7)与空气预热器(18)之间的连接管路为3个并联的供气管路，3个供气管路管径各不相同。

6.根据权利要求5所述的自吸式文丘里水洗器性能实验***，其特征在于：蒸汽供应回路结构为，锅炉(19)接蒸汽过热器(29)，蒸汽过热器(29)的出口与气体混合配送管路(65)相连通；锅炉(19)与蒸汽过热器(29)之间的连接管路为2个并联的供气管路，2个供气管路管径不相同。

7.根据权利要求6所述的自吸式文丘里水洗器性能实验***，其特征在于：配送接口管(31)端部为弯管，弯曲方向与气体流动方向相同；进口取样接口管(33)的端部为弯管，弯曲方向与气体流动方向相反。

8.根据权利要求7所述的自吸式文丘里水洗器性能实验***，其特征在于：混合罐(32)内设有2个隔板(62)和1个孔板(63)，2个隔板(62)上下交错设置，2个隔板(62)位于孔板(63)的下方。

9.根据权利要求8所述的自吸式文丘里水洗器性能实验***，其特征在于：金属纤维过滤器(43)底部的回流口经回流阀(45)接自吸式文丘里水洗器(37)；自吸式文丘里水洗器(37)和金属纤维过滤器(43)采用法兰方式与外接管路相连。