传热管结垢行为模拟系统

1.本发明涉及核电技术领域，特别涉及一种传热管结垢行为模拟系统。


背景技术：

2.现有技术中，蒸汽发生器的传热管作为压水堆核电站一回路水和二回路水的热交换枢纽，其中，传热管在服役期间会发生结垢问题，从而导致传热效率明显下降，进而影响核电站的经济效益，最近几年备受核电行业的关注。
3.研究传热管的结垢行为的影响因素及机理是实现控制传热管结垢速率的基础和前提，由于设备限制，现有研究仍停留在单回路中对传热管结垢行为的研究。但传热管实际服役环境为一、二回路耦合环境，管内为一回路水，运行温度约为325℃，管外为二回路水，运行温度约为290℃。管内外侧的温度差使得传热管与其支撑板的接触位置存在局部过热现象，局部过热会促进离子的释放，从而大大加速了传热管表面污垢的沉积。此外，在核电站稳定运行的过程中，一回路中的溶解氢也会不断地向传热管的二次侧扩散，溶解氢会加速腐蚀，从而使传热管表面污垢沉积速率增加。如上所述的温度差、溶解氢浓度梯度这些耦合条件对结垢行为的交互影响很难通过单回路系统来模拟研究，因此，单纯模拟一回路或者二回路水化学条件下得到的传热管结垢机理与实际工况下传热管结垢机理可能存在较大出入。
4.因此，研制能够模拟传热管内外耦合水化学环境的双回路装置，在更加接近实际服役环境的条件下对传热管表面结垢行为进行研究，对于明确传热管结垢机理、控制结垢速率、提升核电运行的经济效益具有重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种传热管结垢行为模拟系统，能够模拟传热管在一、二回路耦合环境下的结垢行为。
6.根据本发明的实施例的传热管结垢行为模拟系统，包括：高压釜，所述高压釜的顶部具有第一进水口、第二进水口、第一出水口以及第二出水口；第一衔接管，所述第一衔接管的数量为两根，其中一根所述第一衔接管穿设于所述第一进水口内，另一根所述第一衔接管穿设于所述第一出水口内；试样组件，所述试样组件包括传热管试样、支撑板试样和第二衔接管，所述传热管试样设置于所述高压釜内，所述传热管试样的数量为两根，两根所述传热管试样的上端一一对应地连接于两根所述第一衔接管的下端，所述第二衔接管的一端连接于其中一根所述传热管试样的下端，所述第二衔接管的另一端连接于另一根所述传热管试样的下端，每根所述传热管试样上均连接有所述支撑板试样；第一回路，所述第一回路上设置有第一储水罐、第一循环泵、第一高压泵、第一换热器、第一预热器、第一冷凝器、第一背压阀以及第一流量计，所述第一储水罐内的水通过管路依次流经所述第一循环泵、所述第一高压泵、所述第一换热器以及所述第一预热器后流入穿设于所述第一进水口内的第一衔接管内，由穿设于所述第一出水口内的第一衔接管流出的水通过管路依次流经所述第
一换热器、所述第一冷凝器、所述第一背压阀以及所述第一流量计后流入所述第一储水罐内；第二回路，所述第二回路上设置有第二储水罐、第二循环泵、第二高压泵、第二换热器、第二预热器、第二冷凝器、第二背压阀以及第二流量计，所述第二储水罐内的水通过管路依次流经所述第二循环泵、所述第二高压泵、所述第二换热器以及所述第二预热器后由所述第二进水口流入所述高压釜内，所述高压釜内的水由所述第二出水口流出并通过管路依次流经所述第二换热器、所述第二冷凝器、所述第二背压阀以及所述第二流量计后流入所述第二储水罐内。
7.根据本发明实施例的传热管结垢行为模拟系统，至少具有如下有益效果：使用时，通过所述第一回路模拟压水堆核电站的一回路水并通过所述第二回路模拟压水堆核电站的二回路水，从而能够模拟传热管在一、二回路耦合环境下的结垢行为，完成实验后取出所述试样组件对所述传热管试样进行宏观分析和微观分析即可。
8.根据本发明的一些实施例，所述第一衔接管为不锈钢管。
9.根据本发明的一些实施例，所述第一进水口处和所述第一出水口处均满焊密封。
10.根据本发明的一些实施例，所述第二衔接管为u型管，所述第二衔接管的两个端部的中心线之间的距离和所述第一进水口的中心线至所述第一出水口的中心线的距离相同。
11.根据本发明的一些实施例，所述第二衔接管为不锈钢管。
12.根据本发明的一些实施例，所述第一预热器和穿设于所述第一进水口内的所述第一衔接管之间的管路上设置有第一温度检测装置，所述高压釜上设置有第二温度检测装置。
13.根据本发明的一些实施例，所述第一温度检测装置和所述第二温度检测装置均为热电偶。
14.根据本发明的一些实施例，所述第一衔接管与所述传热管试样之间以及所述传热管试样与所述第二衔接管之间均通过卡套接头相连接。
15.根据本发明的一些实施例，还包括第一检测组件，所述第一检测组件包括通过管路串联的第一ph探头、第一溶解氧探头以及第一电导率探头，用于串联所述第一ph探头、所述第一溶解氧探头以及所述第一电导率探头的管路的一端连接于位于所述第一循环泵和所述第一高压泵之间的管路，用于串联所述第一ph探头、所述第一溶解氧探头以及所述第一电导率探头的管路的另一端连接于位于所述第一流量计和所述第一储水罐之间的管路。
16.根据本发明的一些实施例，还包括第二检测组件，所述第二检测组件包括通过管路串联的第二ph探头、第二溶解氧探头以及第二电导率探头，用于串联所述第二ph探头、所述第二溶解氧探头以及所述第二电导率探头的管路的一端连接于位于所述第二循环泵和所述第二高压泵之间的管路，用于串联所述第二ph探头、所述第二溶解氧探头以及所述第二电导率探头的管路的另一端连接于位于所述第二流量计和所述第二储水罐之间的管路。
17.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是本发明实施例的传热管结垢行为模拟系统的结构示意图；
20.图2是本发明实施例的第一衔接管以及试样组件的结构示意图。
21.附图标记：
22.高压釜100、第一衔接管200、传热管试样310、支撑板试样320、第二衔接管330、第一储水罐410、第一循环泵420、第一高压泵430、第一换热器440、第一预热器450、第一冷凝器460、第一背压阀470、第一流量计480、第二储水罐510、第二循环泵520、第二高压泵530、第二换热器540、第二预热器550、第二冷凝器560、第二背压阀570、第二流量计580、第一温度检测装置600、卡套接头700、第一ph探头810、第一溶解氧探头820、第一电导率探头830、第二ph探头910、第二溶解氧探头920、第二电导率探头930。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，如果涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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的限制。
25.在本发明的描述中，如果出现若干、大于、小于、超过、以上、以下、以内等词，其中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
26.在本发明的描述中，如果出现第一、第二等词，只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
27.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
28.参照图1和图2，根据本发明的实施例的传热管结垢行为模拟系统，包括高压釜100、第一衔接管200、试样组件、第一回路和第二回路。
29.高压釜100的顶部具有第一进水口、第二进水口、第一出水口以及第二出水口，第一衔接管200的数量为两根，其中一根第一衔接管200穿设于第一进水口内，另一根第一衔接管200穿设于第一出水口内，试样组件包括传热管试样310、支撑板试样320和第二衔接管330，传热管试样310设置于高压釜100内，传热管试样310的数量为两根，两根传热管试样310的上端一一对应地连接于两根第一衔接管200的下端，第二衔接管330的一端连接于其中一根传热管试样310的下端，第二衔接管330的另一端连接于另一根传热管试样310的下端，每根传热管试样310上均连接有支撑板试样320，具体的，传热管试样310与支撑板试样320的连接方式和压水堆核电站中传热管与支撑板的连接方式保持一致，其中，压水堆核电站中传热管与支撑板的连接方式为本领域内的公知技术，在此不作限定，第一回路上设置有第一储水罐410、第一循环泵420、第一高压泵430、第一换热器440、第一预热器450、第一
冷凝器460、第一背压阀470以及第一流量计480，第一储水罐410内的水通过管路依次流经第一循环泵420、第一高压泵430、第一换热器440以及第一预热器450后流入穿设于第一进水口内的第一衔接管200内，由穿设于第一出水口内的第一衔接管200流出的水通过管路依次流经第一换热器440、第一冷凝器460、第一背压阀470以及第一流量计480后流入第一储水罐410内，第二回路上设置有第二储水罐510、第二循环泵520、第二高压泵530、第二换热器540、第二预热器550、第二冷凝器560、第二背压阀570以及第二流量计580，第二储水罐510内的水通过管路依次流经第二循环泵520、第二高压泵530、第二换热器540以及第二预热器550后由第二进水口流入高压釜100内，高压釜100内的水由第二出水口流出并通过管路依次流经第二换热器540、第二冷凝器560、第二背压阀570以及第二流量计580后流入第二储水罐510内。
30.使用时，通过第一回路模拟压水堆核电站的一回路水并通过第二回路模拟压水堆核电站的二回路水，从而能够模拟传热管在一、二回路耦合环境下的结垢行为，完成实验后取出试样组件对传热管试样310进行宏观分析和微观分析即可。
31.需要说明的是，在其中的一些实施例中，第一衔接管200为不锈钢管，当然，第一衔接管也可以是其他耐腐蚀的金属管，例如设置有防腐镀层的金属管，在此不作限定。
32.需要说明的是，在其中的一些实施例中，第一进水口处和第一出水口处均满焊密封，有利于保障密封效果，当然，第一进水口处和第一出水口处也可以采用密封圈进行密封，在此不作限定。
33.参照图1和图2，在其中的一些实施例中，第二衔接管330为u型管，第二衔接管330的两个端部的中心线之间的距离和第一进水口的中心线至第一出水口的中心线的距离相同。以使两根传热管试样310均能够沿竖直方向布置，有利于简化传热管试样310的受力情况，以防止传热管试样310的受力情况因倾斜布置而变得复杂，从而有利于改善第一衔接管200的受力情况，进而有利于提高相关受力部件的使用寿命。
34.需要说明的是，在其中的一些实施例中，第二衔接管330为不锈钢管，当然，第二衔接管也可以是其他耐腐蚀的金属管，例如设置有防腐镀层的金属管，在此不作限定。
35.参照图1，在其中的一些实施例中，第一预热器450和穿设于第一进水口内的第一衔接管200之间的管路上设置有第一温度检测装置600，高压釜100上设置有第二温度检测装置(图中未示出)，可通过第一温度检测装置600检测流入传热管试样310内的水的温度，根据第一温度检测装置600的检测结果配合第一预热器450以使流入传热管试样310内的水的温度稳定在325℃左右压水堆核电站的一回路水的运行温度，同时，可通过第二温度检测装置检测流入高压釜100内的水的温度根据第二温度检测装置的检测结果配合第二预热器550以使流入高压釜100内的水的温度稳定在290℃左右压水堆核电站的二回路水的运行温度。
36.需要说明的是，在其中的一些实施例中，第一温度检测装置600和第二温度检测装置均为热电偶，当然，第一温度检测装置600和第二温度检测装置也可以为热电阻，在此不作限定。
37.需要说明的是，在其中的一些实施例中，第一衔接管200与传热管试样310之间以及传热管试样310与第二衔接管330之间均通过卡套接头700相连接，卡套接头700可用于连接管径不同的两根管体，同时便于安装和拆卸传热管试样310。
38.参照图1，在其中的一些实施例中，还包括第一检测组件，第一检测组件包括通过管路串联的第一ph探头810、第一溶解氧探头820以及第一电导率探头830，用于串联第一ph探头810、第一溶解氧探头820以及第一电导率探头830的管路的一端连接于位于第一循环泵420和第一高压泵430之间的管路，用于串联第一ph探头810、第一溶解氧探头820以及第一电导率探头830的管路的另一端连接于位于第一流量计480和第一储水罐410之间的管路，可通过第一检测组件所检测到的数据调节第一回路内的水化学参数，有利于保障第一回路精准地模拟压水堆核电站的一回路水。
39.参照图1，在其中的一些实施例中，还包括第二检测组件，第二检测组件包括通过管路串联的第二ph探头910、第二溶解氧探头920以及第二电导率探头930，用于串联第二ph探头910、第二溶解氧探头920以及第二电导率探头930的管路的一端连接于位于第二循环泵520和第二高压泵530之间的管路，用于串联第二ph探头910、第二溶解氧探头920以及第二电导率探头930的管路的另一端连接于位于第二流量计580和第二储水罐510之间的管路，可通过第二检测组件所检测到的数据调节第二回路内的水化学参数，有利于保障第二回路精准地模拟压水堆核电站的二回路水。
40.需要说明的是，模拟压水堆核电站的一回路水和二回路水的具体方法为本领域内的公知技术，同时，通过各个探头反馈的数据调节水化学参数的方法亦为本领域内的公知技术，在此不做赘述。
41.在本说明书的描述中，如果涉及到“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”以及“一些示例”等参考术语的描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。