CN105788677A - 一种用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴 - Google Patents

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程会方
陈丽
苏夏
桂璐廷
王晨晨
邱健
施伟
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    • G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
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    • B05B1/3421—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber
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Abstract

本发明提供一种用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，包括喷嘴体和喷口体；所述喷嘴体和喷口体通过螺纹联接而形成进液口、涡流室和喷口，所述进液口与所述涡流室相切；所述喷口体一端为圆锥体。本发明提供的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，通过优化几何特征系数，达到了乏燃料池喷淋冷却喷幅和流量密度的技术性能指标。

Description

一种用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴
技术领域
本发明涉及一种用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴。
背景技术
在核电站极端事故工况下，乏燃料池喷淋***可用于水池意外排空时乏燃料组件的冷却。喷嘴作为该***的最关键部件，其性能直接影响到喷淋***的覆盖面积和流量密度这两项重要指标。为保证乏燃料组件的充分冷却，用于核电站乏燃料池喷淋的喷嘴在特定的喷淋高度、压力和安装角度下，应能满足以下要求：喷幅达到乏燃料池的宽度；关键区域的流量密度能够满足带走衰变热所需的蒸发水量。
据了解，目前国内已经公开的喷嘴多用于化工、海水淡化、锅炉燃烧、植保等领域，他们更关注的是喷嘴的雾化效果、均匀布液、分离性能等技术，不能很好的满足乏燃料池喷淋冷却的要求；且常规的整体离心式结构形式喷嘴为铸造件，加工工艺复杂，几何特征系数为定值，为满足核电站乏燃料池喷淋***喷幅和流量分布的要求，需要多种类型喷嘴来组合实现，管路***分布复杂，成本高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴。
用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴采用分体离心式结构形式，包括喷嘴体和喷口体；所述喷嘴体和喷口体通过螺纹联接而形成进液口、涡流室和喷口，所述进液口与所述涡流室相切；所述喷口体一端为圆锥体。
优选地，所述进液口的半径R、偏心距A、喷孔半径r经配置通过不同的组合形成不同的几何特征系数(A×r×sinβ)/R2。
优选地，所述喷口体的几何特征系数值为0.8～2.1。
优选地，所述喷口体的喷口长度L与半径r之比为1～2。
优选地，所述喷口体的锥度角α为30°。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，液体在压力的作用下进入喷嘴内，利用喷嘴内偏心距使液体旋转，在喷口收敛通道内加速喷出空心扩散锥状液膜，液体与外界空气存在高速差，相互碰撞后破碎、雾化。
2、本发明提供的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，通过优化几何特征系数，达到了乏燃料池喷淋冷却喷幅和流量密度的技术性能指标。
附图说明
图1为符合本发明优选实施例的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴的主视示意图。
图2为符合本发明优选实施例的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴的俯视示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-2所示，用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴采用分体离心式结构形式，包括喷嘴体1和喷口体2；所述喷嘴体1和喷口体2通过螺纹联接而形成进液口3、涡流室4和喷口5，所述进液口3与所述涡流室4相切；所述喷口体2一端为圆锥体。液体从进液口3进入喷嘴腔体1，经涡流室4充分旋转后从喷口5喷射。喷嘴的进液口半径R、偏心距A、喷孔半径r等参数是影响喷嘴性能的主要参数，其形成的几何特征系数直接影响喷幅的大小及流量的分布特性。
优选地，所述进液口3的半径R、偏心距A、喷孔半径r经配置通过不同的组合形成不同的几何特征系数(A×r×sinβ)/R2，来满足核电站乏燃料池喷淋冷却喷嘴喷幅和流量分布的要求。
优选地，所述喷口体2的几何特征系数值为0.8～2.1。
优选地，所述喷口体2的喷口长度L与半径r之比为1～2。
优选地，所述喷口体2的锥度角α为30°。
流体的压力势能转为速度动能，液体在喷嘴出口处变为锥状液膜，当几何特征系数值为0.8～2.1，喷口长度L与半径r之比为1～2，喷口体的锥度角α为30°时，试验表明出口流速能够使液体达到足够的喷幅，液膜与空气碰撞后形成的液滴在覆盖范围内降落。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
1、本实施例提供的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，液体在压力的作用下进入喷嘴内，利用喷嘴内偏心距使液体旋转，在喷口收敛通道内加速喷出空心扩散锥状液膜，液体与外界空气存在高速差，相互碰撞后破碎、雾化。
2、本实施例提供的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，通过优化几何特征系数，达到了乏燃料池喷淋冷却喷幅和流量密度的技术性能指标。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，其特征在于，包括喷嘴体和喷口体；所述喷嘴体和喷口体通过螺纹联接而形成进液口、涡流室和喷口，所述进液口与所述涡流室相切；所述喷口体一端为圆锥体。
2.如权利要求1所述的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，其特征在于，所述进液口的半径R、偏心距A、喷孔半径r经配置通过不同的组合形成不同的几何特征系数(A×r×sinβ)/R2。
3.如权利要求2所述的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，其特征在于，所述喷口体的几何特征系数值为0.8～2.1。
4.如权利要求1所述的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，其特征在于，所述喷口体的喷口长度L与半径r之比为1～2。
5.如权利要求1所述的用于核电站乏燃料池喷淋冷却的喷嘴，其特征在于，所述喷口体的锥度角α为30°。
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