浸泡式传热管外壁壁温测量系统及其安装方法
【专利摘要】本发明公开了一种浸泡式传热管外壁壁温测量系统及其安装方法，系统包括：热电偶，其测温端头固定在传热管的外壁上；隔离层，包覆在热电偶测温端头外，将热电偶的测温端头与传热管外流体隔离；固定装置，将隔离层固定在传热管外壁上。安装方法包括步骤S1?S3：S1、将热电偶固定在传热管的外壁壁面上；S2、在热电偶测温端头外覆盖隔离层，将热电偶的测温端头包覆在传热管的外壁与隔离层之间，从而使热电偶的测温端头与传热管外流体隔离；S3、将隔离层固定。本发明使热电偶的测温端头不受传热管外流体温度的影响，能够实时准确测量浸泡式传热管外壁面的温度，系统结构简单、安装方便、使用快捷。
【专利说明】
浸泡式传热管外壁壁温测量系统及其安装方法
技术领域
[0001]本发明涉及壁温测量技术，具体涉及浸泡式传热管外壁壁温测量系统及其安装方法。【背景技术】
[0002]当核反应堆发生全厂断电事故工况时，一回路主冷却剂循环栗、二回路蒸汽发生器给水栗等停止转动，一回路向二回路的排热减少，反应堆冷却剂系统的温度和压力上升， 其后果是可能造成DNBR(Departure from Nucleate Boiling Rat1,即偏离泡核沸腾比) 超限或反应堆冷却剂系统超压，同时如果没有及时提供排热手段，一回路的水将从稳压器排放，造成反应堆冷却剂系统大量失水。第三代核反应堆采用非能动余热排出系统，事故发生后，依靠堆芯和非能动余热排出冷却器之间的位差和密度差建立自然循环流动，通过自然循环流动将堆芯余热及反应堆冷却剂系统各设备的显热带出，使反应堆处于安全停堆状态，并防止一回路冷却剂通过稳压器安全阀排放。非能动余热排出冷却器浸泡在安全壳内置换料水箱中或者安全壳外冷却水池中，非能动余热排出冷却器的换热能力直接关系到反应堆的余热导出能力及堆芯安全，因此非能动余热排出冷却器传热特性试验对第三代核反应堆的研发是非常关键和必要的。通过开展非能动余热排出冷却器传热特性试验获取余热排出冷却器的换热能力以及传热关系式，为反应堆非能动余热排出冷却器的设计和优化提供重要技术支撑。
[0003]非能动余热排出冷却器浸泡在安全壳内置换料水箱或者安全壳外冷却水池中，其传热管被流体完全覆盖，事故初期非能动余热排出冷却器传热管外冷却剂的传热方式以大空间自然对流为主，随着安全壳内置换料水箱或者安全壳外冷却水池中冷却剂的温度不断上升，非能动余热排出冷却器传热管外壁可能发生泡核沸腾传热或者饱和沸腾传热，甚至膜态沸腾传热。非能动余热排出冷却器传热管内为高温高压的蒸汽或者汽液两相混合物的冷凝换热，其传热热阻远小于传热管外的传热热阻。因此非能动余热排出冷却器传热管外传热热阻很大程度上影响非能动余热排出冷却器的换热能力以及非能动余热排出系统的衰变热导出能力。对于浸泡式冷却器的传热管外壁壁温的测量一直是研究的难点。现有技术测量传热管的方法一般采用点焊式的方法，即将热电偶的测温端头点焊在传热管外壁上。由于空气的对流传热系数非常小，焊点处的温度值与传热管外壁温非常接近。水的对流换热系数比空气的对流换热系数大两到四个数量级，若采用现有的技术获得的浸泡式冷却器的传热管外壁壁温测量值偏差非常大。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是现有技术中浸泡式冷却器的传热管外壁壁温测量不准确的问题，目的在于提供一种浸泡式传热管外壁壁温测量系统，以准确测量浸泡式传热管外壁壁温;本发明还同时提供了浸泡式传热管外壁壁温测量系统的安装方法。
[0005]本发明通过下述技术方案实现:浸泡式传热管外壁壁温测量系统，包括:热电偶，其测温端头固定在传热管的外壁上； 隔离层，包覆在热电偶的测温端头外，将热电偶的测温端头与传热管外流体隔离；固定装置，将隔离层固定在传热管外壁上。本技术方案中，热电偶用于测量传热管的外壁壁温;隔离层被固定装置固定在传热管外壁并用于将热电偶的测温端头与传热管外流体隔离;使得热电偶的测温端头不受传热管外流体的温度影响，测量结果更加准确。
[0006]作为本发明的进一步改进，所述热电偶焊接在传热管的外壁上，且热电偶的测温端头被焊料完全覆盖，本技术方案中，热电偶的测温端头与传热管外流体之间进行了2层隔离，一层是测温端头焊接时的焊料，另一层是隔离层，充分保障了热电偶的测温端头不受传热管外流体温度的影响，能够实时准确测量浸泡式传热管外壁面的温度。
[0007]优选的，所述隔离层采用聚四氟乙烯薄膜或聚苯硫醚或锡箱纸，聚四氟乙烯薄膜具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、耐高温性、密封性、良好的抗老化耐力，其对热电偶的测温端头的密封性好，应用于反应堆冷却器中能够满足温度、耐腐蚀等要求。
[0008]进一步，所述固定装置为卡箍或金属丝或扎带。
[0009]优选的，所述热电偶采用铠装热电偶。
[0010]浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法，包括以下的步骤S1-S3:51、将热电偶固定在传热管的外壁壁面上；52、在热电偶的测温端头外覆盖隔离层，将热电偶的测温端头包覆在传热管的外壁与隔离层之间，从而使热电偶的测温端头与传热管外流体隔离；53、采用固定装置将隔离层固定。
[0011]上述浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法中，采用隔离层将热电偶的测温端头与传热管外流体隔离;使得热电偶的测温端头不受传热管外流体的温度影响，测量结果更加准确。
[0012]进一步，步骤S1中，采用焊接的方式将热电偶固定在传热管的外壁壁面上，且使热电偶的测温端头被焊料完全覆盖。采用本技术方案中的方法，在热电偶的测温端头与传热管外流体之间进行了 2层隔离，一层是测温端头焊接时的焊料，另一层是隔离层，充分保障了热电偶的测温端头不受传热管外流体温度的影响，能够实时准确测量浸泡式传热管外壁面的温度。
[0013]进一步，步骤S2中，隔离层采用条状薄膜，所述在热电偶的测温端头外覆盖隔离层具体为:将传热管外壁上测温端头所在的沿传热管圆周方向的圆作为基准圆，将条状薄膜沿基准圆缠绕多圈，形成环状薄膜层，该环状薄膜层将热电偶的测温端头包覆在传热管的外壁与环状薄膜层之间。
[0014]进一步，步骤S2中，条状薄膜的缠绕圈数不低于50圈，缠绕圈数过少会影响隔离层的隔离效果;环状薄膜层的宽度不大于5mm，宽度过窄会导致固定装置无法对热电偶测温端头的有效隔离，宽度过快会较大程度地改变浸泡式传热管的外壁温分布特性，影响测量精度。
[0015]进一步，步骤S3中，所述固定装置为环形卡箍，所述采用固定装置将隔离层固定具体为:采用2条环形卡箍分别固定在环状薄膜层外，且环状薄膜层的两侧各设置一个环形卡箍，热电偶的测温端头位于2条环形卡箍之间。
[0016]本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:1、本发明的浸泡式传热管外壁壁温测量系统及其安装方法使得热电偶的测温端头不受传热管外流体温度的影响，能够实时准确测量浸泡式传热管外壁面的温度。
[0017]2、本发明的浸泡式传热管外壁壁温测量系统结构简单、安装方便、使用快捷。【附图说明】
[0018]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:图1为本发明的浸泡式传热管外壁壁温测量系统在传热管上使用的示意图。
[0019]附图标记及对应的零部件名称:1-热电偶，2-隔离层，3-固定装置，4-传热管。【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0021]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0022]实施例1:如图1所示，本发明的浸泡式传热管外壁壁温测量系统，包括:热电偶1，用于测量传热管4的外壁壁温，其测温端头固定在传热管4的外壁上，热电偶1 通过测量导线接入温度测量仪，实现对传热管4的外壁温度的实时测量；隔离层2,包覆在热电偶1的测温端头外，将热电偶1的测温端头与传热管外流体隔离； 固定装置3,将隔离层2固定在传热管外壁上。[0023 ]本实施例中的浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法，包括以下的步骤S1 -S3:51、将热电偶1固定在传热管的外壁壁面上；52、在热电偶1的测温端头外覆盖隔离层2,将热电偶1的测温端头包覆在传热管的外壁与隔离层2之间，从而使热电偶1的测温端头与传热管外流体隔离；53、采用固定装置3将隔离层2固定。
[0024]本实施例中，所述热电偶1采用N型铠装热电偶，所述固定装置3采用卡箍;所述隔离层2采用聚四氟乙烯薄膜，步骤S2中在热电偶1的测温端头外覆盖隔离层2时就是将聚四氟乙烯薄膜缠绕在热电偶1的测温端头所处的传热管4的外壁上，沿传热管4的圆周方向缠绕，缠绕的圈数可以不止一圈，可以缠绕多圈，将N型铠装热电偶的测温端头包在聚四氟乙烯薄膜内，达到与传热管4外的流体相隔离的目的。聚四氟乙烯薄膜缠绕好后，就采用卡箍将聚四氟乙烯薄膜两侧固定，卡箍既能将聚四氟乙烯薄膜卡紧在传热管4的外壁上，也能防止传热管4外的流体进入聚四氟乙烯薄膜内接触热电偶1的测温端头。
[0025]本实施例中，在隔离层2的隔离作用下，热电偶1的测温端头与传热管4外的流体不产生接触，热电偶1的测温端头温度不受传热管4外流体温度的影响，能够实时准确测量浸泡式传热管外壁面的温度。
[0026]实际应用中，上述隔离层2不仅限于采用聚四氟乙烯薄膜，还可以采用聚苯硫醚或锡箱纸。[〇〇27] 实施例2:在实施例1的浸泡式传热管外壁壁温测量系统的基础上，本实施例中还进行如下改进: 所述热电偶1焊接在传热管的外壁上，且热电偶1的测温端头被焊料完全覆盖。焊接后热电偶1具有以下特点:1)N型铠装热电偶紧贴传热管4的外壁壁面;2)焊料完全覆盖N型铠装热电偶的测温端头;3)N型铠装热电偶的长度方向与传热管4的轴向平行，一方面可以保护N型铠装热电偶、另一方面可以使N型铠装热电偶测温端头与传热管更好接触。
[0028]在实施例1的浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法的基础上，本实施例中还对步骤S1进行进一步限定，本实施例中的步骤S1具体为:将N型铠装热电偶1的测温端头采用银钎焊的方式电焊在传热管4的外壁壁面上，焊接前应使传热管外壁面整洁光亮(例如但不限于处理掉氧化层);焊接时N型铠装热电偶1紧贴传热管4的外壁壁面;焊接后焊料完全覆盖N型铠装热电偶的测温端头;且焊接后的N型铠装热电偶与传热管4平行。
[0029]本实施例中，热电偶1采用焊接固定的方式，固定更加稳定;并且热电偶1的测温端头被焊料完全覆盖，焊料再一次起了隔离热电偶1的测温端头的作用，使得热电偶1的测温端头与传热管4外流体之间进行了 2层隔离，一层是测温端头焊接时的焊料，另一层是隔离层2,充分保障了热电偶1的测温端头不受传热管外流体温度的影响，能够更准确地测量浸泡式传热管外壁面的温度。
[0030]实施例3:在实施例1或实施例2的浸泡式传热管外壁壁温测量系统的基础上，本实施例中还进行如下改进:所述隔离层2由条状的聚四氟乙烯薄膜(即材料为聚四氟乙烯的条状薄膜)缠绕至少50 圈形成，条状的聚四氟乙烯薄膜缠绕至少50圈就形成了一个环状薄膜层，该环状薄膜层即隔离层2;缠绕时，外圈的聚四氟乙烯薄膜完全覆盖在内圈上，如果聚四氟乙烯薄膜缠绕50 圈，则50圈聚四氟乙烯薄膜完全重合。所有聚四氟乙烯薄膜均缠绕在N型铠装热电偶的测温端头外。优选的，N型铠装热电偶的测温端头位于隔离层2的中心位置上，该中心位置是指隔离层的沿传热管4的长度方向的中心圆环上，即测温端头到隔离层2的左侧和测温端头到隔离层2的右侧的距离相等。
[0031]上述条状的聚四氟乙烯薄膜的宽度不大于5mm，从而形成的环状薄膜层的宽度不大于5mm。前述的宽度是指沿传热管4的轴线方向的长度，环状薄膜层的宽度亦即图1中环状薄膜层其左侧到其右侧的距离。
[0032]所述固定装置3为2个环形卡箍，套设在隔离层2外；隔离层2的左侧和右侧各设置一个环形卡箍;环形卡箍本身可以为一个完整的环形卡箍构成，也可以由两个半圆环卡箍构成。
[0033]实际应用中，上述固定装置3也可以采用金属丝、扎带等起固定作用的装置即可。
[0034]在实施例1或实施例2的浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法的基础上，本实施例中还对步骤S2和S3进行进一步限定:本实施例中的步骤S2具体为:步骤S2中，隔离层2选用宽度不大于5_的条状薄膜，所述在热电偶1的测温端头外覆盖隔离层2具体为:将传热管4外壁上测温端头所在的沿传热管圆周方向的圆作为基准圆，将条状薄膜沿基准圆缠绕至少50圈，形成环状薄膜层，该环状薄膜层将热电偶1的测温端头包覆在传热管的外壁与环状薄膜层之间。本步骤中，用条状薄膜在N型铠装热电偶的测温端头处沿传热管4圆周方向紧紧缠绕时，外圈的聚四氟乙烯薄膜完全覆盖在内圈上，使得形成的环状薄膜层的宽度不大于5mm。
[0035]上述条状薄膜的缠绕圈数不低于50圈，主要考虑到缠绕圈数过少会影响隔离层2 的隔离效果。环状薄膜层的宽度不大于5mm，主要考虑到环状薄膜层宽度过窄会导致固定装置3无法对热电偶1测温端头的有效隔离，宽度过快会较大程度地改变浸泡式传热管的外壁温分布特性，影响测量精度，故条状薄膜及条状薄膜形成的环状薄膜层的宽度优选范围为 3-5mm〇
[0036]步骤S3中，所述固定装置包括2个环形卡箍，所述采用固定装置3将隔离层2固定具体为:2条环形卡箍套设在环状薄膜层外对环状薄膜层进行固定，且环状薄膜层的左、右两侧各设置一个环形卡箍，热电偶1的测温端头位于2条环形卡箍之间。
[0037]通过本实施例的系统可以将N型铠装热电偶1的测温端头与传热管4外的流体完全隔离，实现对传热管4的外壁壁温T1的测量。虽然测量的T1并不是浸泡式传热管外壁壁面传热过程中的真实温度，但是传热管4的导热性能良好，并且T1和T2、T3距离非常近，T1处的温度在可以表征T2或者T3处的温度。
[0038]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.浸泡式传热管外壁壁温测量系统，其特征在于，包括:热电偶(1)，其测温端头固定在传热管的外壁上；隔离层(2)，包覆在热电偶(1)的测温端头外，将热电偶(1)的测温端头与传热管外流体 隔离；固定装置(3)，将隔离层(2)固定在传热管外壁上。2.根据权利要求1所述的浸泡式传热管外壁壁温测量系统，其特征在于，所述热电偶 (1)焊接在传热管的外壁上，且热电偶(1)的测温端头被焊料完全覆盖。3.根据权利要求1或2所述的浸泡式传热管外壁壁温测量系统，其特征在于，所述隔离 层(2)采用聚四氟乙烯薄膜或聚苯硫醚或锡箱纸。4.根据权利要求1或2所述的浸泡式传热管外壁壁温测量系统，其特征在于，所述固定 装置(3)为卡箍或金属丝或扎带。5.根据权利要求1或2所述的浸泡式传热管外壁壁温测量系统，其特征在于，所述热电 偶(1)采用铠装热电偶。6.浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法，其特征在于，包括以下的步骤S1-S3:51、将热电偶(1)固定在传热管的外壁壁面上；52、在热电偶(1)的测温端头外覆盖隔离层(2)，将热电偶(1)的测温端头包覆在传热管 的外壁与隔离层(2)之间，从而使热电偶(1)的测温端头与传热管外流体隔离；53、采用固定装置(3)将隔离层(2)固定。7.根据权利要求6所述的浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法，其特征在于，步骤 S1中，采用焊接的方式将热电偶(1)固定在传热管的外壁壁面上，且使热电偶(1)的测温端 头被焊料完全覆盖。8.根据权利要求6所述的浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法，其特征在于，步骤 S2中，隔离层(2)采用条状薄膜，所述在热电偶(1)的测温端头外覆盖隔离层(2)具体为:将 传热管外壁上测温端头所在的沿传热管圆周方向的圆作为基准圆，将条状薄膜沿基准圆缠 绕多圈，形成环状薄膜层，该环状薄膜层将热电偶(1)的测温端头包覆在传热管的外壁与环 状薄膜层之间。9.根据权利要求8所述的浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法，其特征在于，步骤 S2中，条状薄膜的缠绕圈数不低于50圈，环状薄膜层的宽度不大于5mm。10.根据权利要求8或9所述的浸泡式传热管外壁壁温测量系统安装方法，其特征在于， 步骤S3中，所述固定装置为环形卡箍，所述采用固定装置(3)将隔离层(2)固定具体为:采用 2条环形卡箍分别固定在环状薄膜层外，且环状薄膜层的两侧各设置一个环形卡箍，热电偶 (1)的测温端头位于2条环形卡箍之间。
【文档编号】G21C17/112GK105976880SQ201610380026
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】彭传新, 张妍, 白雪松, 卓文彬, 闫晓
【申请人】中国核动力研究设计院