专利名称：一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱的制作方法
技术领域：
本发明属于液体贮存箱设计，具体涉及一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱。
背景技术：
在核能发电厂中，液体的贮存通常是静态的，贮存箱只需满足密封性、恒温性及可接入性即可。但在某些特殊的应用场合中，尤其是事故工况下，如果能实现贮存液体的搅混，贮存液体的预设功能将可以大为加强，但这种搅混功所需的动力通常是难以及时获得的。以美国西屋公司设计的第三代核电厂AP1000为例，其主要优势和典型特性是其具有非能动特性的安全系统。AP1000的安全壳内置换料水箱(IRWST)在核电厂发生事故时是重要的安全壳内中间热讲，由于水体巨大，在一段时间内会和安全壳内环境保持较大的温差，如果能设法对此温差加以利用，用产生的电力驱动设备促进IRWST内部流体对流换热，则其功能将得到可观的提升。再如具有我国自主知识产权的第三代核电厂ACP1000，非能动热量导出系统设计是其应对严重事故的重要手段，可参见发明“双层混凝土安全壳非能动热量导出系统强化换热方法和装置”(申请号:201210090809.9)及发明“安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管”(申请号:201120551527.5)。该系统置于安全壳顶部的非能动冷却水箱是核电厂的最终热阱。在事故初期，非能动冷却水箱内的水为常温，而安全壳内蒸汽的温度高于一百度，可用温差可维持超过72小时以上；在事故后期，非能动冷却水箱内的水处于沸腾状态，水体与环境又能形成可用温差，如果能设法对上述的两个温差加以利用，则核电厂的整体安全性将得到可观的提升。温差发电技术最早由德国科学家Seebeck在1821年发现,也称为seebeck效应。在20世纪初该技术有了显著的发展，热电材料的研究突破金属找到半导体材料。半导体的优良的热电转化特性决定了它在温差发电扮演者不可替代的角色。半导体温差发电技术发展初期，由于它的成本问题和技术不完备使得应用不广泛，到现在，温差发电技术在许多方面的应用都有了很大的进展。随着热电材料研究取得不断的进展，特别是纳米化与低维化的发展，材料的热电优值有显著的提高。而且伴随着温差发电材料的不断开发成本降低，弓丨起人们的高度重视，因此在一些西方发达国家，热电技术也从军事航天领域向工业和民用方向发展普及。本发明寻求构建一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱，以期在核电厂事故工况下，将反应堆非正常释热转化为电能，并驱动集成于贮存箱的屏蔽泵及风机实现对贮存液体的搅混。
发明内容
本发明寻求构建一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱，以期在核电厂事故工况下，将反应堆非正常释热转化为电能，并驱动集成于贮存箱的屏蔽泵及风机实现对贮存液体的搅混。本发明的技术方案如下所述。一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱的箱体空间由箱体外围侧壁，箱体顶盖，箱体底板及箱体内环侧壁包围而成，箱体内环侧壁的空气一侧围成通风通道，其特征在于在所述贮存箱相应位置上按如下一种或若干种方式设有温差电源:( I)箱体外围侧壁的墙体上设有一个或多个温差电源，温差电源热侧位于箱体内壁，与箱体内液体接触，冷侧位于箱体外壁，与空气直接接触；(2)箱体内环侧壁的墙体设有一个或多个温差电源，温差电源的热侧位于内环外壁，与箱体内液体接触，冷侧位于内环内壁，与通风通道内的空气接触；(3)箱体顶盖上设有一个或多个温差电源，温差电源的热侧位于顶盖内壁，与箱体内汽空间接触，冷侧位于顶盖外壁，与空气直接接触；(4)箱体底板上设有一个或多个温差电源，温差电源的热侧位于底板外侧的热液通道内，与热液通道液体接触，冷侧位于箱体内壁，与箱体内液体直接接触；并且所述箱体还包括如下至少一种结构:(A)箱体外围侧壁上设有一个或多个蒸汽出口，蒸汽出口位于箱体内液体液面以上，蒸汽出口附近装有用于加强通风的排风机，在箱体内液体17温度逐渐升高并开始沸腾的过程中，在箱体汽空间16内会积聚大量蒸汽，排风机可以促进这些蒸汽的排出。(B)箱体底板箱体内环侧壁相连的拐角处设有一个或多个屏蔽泵，屏蔽泵将水吸入并加速向上排出，从而促进自然循环；所述排风机和/或屏蔽泵与所述温差电源通过电缆连接获得供电。本发明可有效利用液体贮存箱内有关部位的温度差，实现温差电源发电，并通过温差电源向排风机和/或屏蔽泵供电，从而有利于贮存箱内液体的混合。进一步，液体贮存箱上设有一个或多个温差电源，热液通道由热液总管、热液扩展通道和若干箱体热液入口管线。这种结构更有利于实现温差电源与热侧与热液更充分的接触。进一步，液体贮存箱上的一条或多条箱体冷液流出管线，该管线比箱体热液入口管线更靠近箱体外围侧壁，这样的布置更有利于提高箱体内液体的搅混，使热水加速向上流动，冷水加速向下流动，从而促进自然循环。
图1实施实例结构示意图(箱体蒸汽出口轴线标高剖面俯视图)图2实施实例结构示意图(箱体外围侧壁温差电源上沿标高剖面俯视图)图3箱体外围侧壁温差电源示意图(局部)图4实施实例结构示意图(50%竖直剖面正视图)图5实施实例结构示意图(33%宽度竖直剖面正视图)图6实施实例结构示意图(仰视图)图7热液扩展通道总体示意8热液扩展通道横断面示意9温差电源示意图
图中，1.箱体外围侧壁，2.箱体顶盖，3.箱体底板，4.箱体内环侧壁，5.箱体冷液流出管线，6.箱体蒸汽出口，7.箱体热液入口管线，8.热液总管，9.温差电源，10.温差电源，11.温差电源，12.温差电源，13.热液扩展通道，14.屏蔽泵，15.通风通道，16.箱体内汽空间，17.箱体内液体，18.热液扩展通道液体。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的详细说明。如图1所示，本发明提供了一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱，该液体贮存箱的箱体空间由箱体外围侧壁1，箱体顶盖2，箱体底板3及箱体内环侧壁4包围而成；箱体空间水平截面为中心对称的环状多边形、圆环形、多边形或圆形；箱体内环侧壁4在箱体以外包围形成通风通道15。如图1至图4所示，箱体外围侧壁I的部分墙体是一个或多个箱体外围侧壁温差电源9，箱体顶盖2的部分墙体是一个或多个顶盖温差电源11，箱体底板3的部分墙体是一个或多个箱体底板温差电源10，箱体内环侧壁4的部分墙体是一个或多个箱体内环侧壁温差电源12。如图3、图5、图7及图8所示，箱体外围侧壁温差电源9的热侧9H位于箱体内壁，与箱体内液体17接触，冷侧9C位于箱体外壁，与空气直接接触；顶盖温差电源11的热侧IlH位于箱体内壁，与箱体内汽空间16接触，冷侧IlC位于箱体外壁，与空气直接接触；箱体底板温差电源10的热侧IOH位于热液扩展通道13内，与热液扩展通道液体18直接接触,冷侧IOC位于箱体内壁，与箱体内液体17直接接触；箱体内环侧壁温差电源12的热侧(12H)位于箱体内壁，与箱体内液体17接触，冷侧12H位于箱体外壁，与通风通道15内的空气接触。如图6、图7及图8所示，热液通过热液总管8流入热液扩展通道13，热液与箱体底板温差电源10的热侧IOH在热液扩展通道13内充分接触，并通过箱体热液入口管线7流入箱体。如图1及图2所示,箱体外围侧壁I上设有一个或多个箱体蒸汽出口 6,箱体蒸汽出口 6位于箱体内液体17液面以上，连通箱体汽空间16和箱体外大气。如图1、图2、图4及图5所示，箱体蒸汽出口 6上装有用于加强通风的排风机，该排风机可由箱体外围侧壁温差电源9，顶盖温差电源11或箱体内环侧壁温差电源12供电。在箱体内液体17温度逐渐升高并开始沸腾的过程中，在箱体汽空间16内会积聚大量蒸汽，排风机可以促进这些蒸汽的排出。如图1、图2及图4至图8所示，箱体底板3上，与箱体内环侧壁4相连的拐角处，设有一个或多个屏蔽泵14，该屏蔽泵可由箱体底板温差电源10，箱体外围侧壁温差电源9，顶盖温差电源11或箱体内环侧壁温差电源12供电。屏蔽泵将水吸入并加速向上排出，从而促进自然循环。如图1、图2、图4及图5所示，箱体底板3上具有一条或多条箱体冷液流出管线5，该管线比箱体热液入口管线(7)更靠近箱体外围侧壁(I)。这样的布置更有利于提高箱体内液体17的搅混，使热水加速向上流动，冷水加速向下流动，从而促进自然循环。显然，本领域的技术人员可以对本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同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱，该液体贮存箱的箱体空间由箱体外围侧壁(1)，箱体顶盖(2)，箱体底板(3)及箱体内环侧壁(4)包围而成，箱体内环侧壁(4)的空气一侧围成通风通道(15)，其特征在于在所述贮存箱相应位置上按如下一种或若干种方式设有温差电源: (1)箱体外围侧壁(I)的墙体上设有一个或多个温差电源(9)，温差电源热侧(9H)位于箱体内壁，与箱体内液体(17)接触，冷侧(9C)位于箱体外壁，与空气直接接触； (2)箱体内环侧壁(4)的墙体设有一个或多个温差电源(12)，温差电源(12)的热侧(12H)位于内环外壁，与箱体内液体(17 )接触，冷侧(12H)位于内环内壁，与通风通道(15 )内的空气接触； (3)箱体顶盖(2)上设有一个或多个温差电源(11)，温差电源(11)的热侧(IlH)位于顶盖内壁，与箱体内汽空间(16)接触，冷侧(11C)位于顶盖外壁，与空气直接接触； (4)箱体底板(3)上设有一个或多个温差电源(10)，温差电源(10)的热侧(IOH)位于底板外侧的热液通道内，与热液通道液体(18 )接触，冷侧(IOC)位于箱体内壁，与箱体内液体(17)直接接触； 并且所述箱体还包括如下至少一种结构: (A)箱体外围侧壁(I)上设有一个或多个蒸汽出口(6)，蒸汽出口(6)位于箱体内液体(17)液面以上，蒸汽出口(6)附近装有用于加强通风的排风机； (B)箱体底板(3)箱体内环侧壁(4)相连的拐角处设有一个或多个屏蔽泵(14); 所述排风机和/或屏蔽泵与所述温差电源通过电缆连接获得供电。
2.如权利要求1所述的一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱，其特征在于:在箱体底板(3)上设有一个或多个温差电源(10)，所述热液通道由热液总管(8)、热液扩展通道(13)和若干箱体热液入口管线(7 )。
3.如权利要求1或2所述的一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱，其特征在于:箱体底板(3)上具有一条或多条箱体冷液流出管线(5)，该管线比箱体热液入口管线(7 )更靠近箱体外围侧壁(I)。
全文摘要
在核能发电厂中，液体的贮存通常是静态的，贮存箱只需满足密封性、恒温性及可接入性即可。但在某些特殊的应用场合中，尤其是事故工况下，如果能实现贮存液体的搅混，贮存液体的预设功能将可以大为加强，但这种搅混功所需的动力通常是难以及时获得的。本发明属于液体贮存箱设计，具体涉及一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱。该贮存箱的墙体、顶盖及底板上均设有多组温差电源，可在核电厂事故工况下，将反应堆非正常释热转化为电能，并驱动集成于贮存箱的屏蔽泵及风机实现对贮存液体的搅混。
文档编号B65D90/38GK103204333SQ20131010459
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者韩旭, 李军, 荆春宁, 常猛, 王雨晗 申请人:中国核电工程有限公司