一种溶液均匀注射及交混装置的制作方法

本发明涉及反应堆整体水力模拟试验领域，具体涉及一种溶液均匀注射及交混装置。

背景技术：

下腔室交混试验是反应堆整体水力模拟试验中一项重要研究内容，其主要目的是获得通过每组模拟燃料组件总流量中来自不同环路的流量份额，为反应堆热工水力安全设计提供参考及指导。对于多环路反应堆，在试验研究中通常采用在一条环路注射示踪溶液的方式来区分该条环路的流体工质以及其余环路的流体工质，并在模拟燃料组件入口处测量示踪溶液浓度来进行流量份额计算。为了保证试验数据的可靠性及真实性，交混试验中要求示踪溶液注入主环路后，在进入模拟反应堆入口前必需与该环路中的本底溶液均匀混合。

现有技术交混后的最大浓度和最小浓度之差至少为15％，存在示踪溶液在大口径小阻力环路管道内与本底溶液的混合问题，无法保证示踪溶液在进入模拟反应堆前与本底溶液均匀混合。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种溶液均匀注射及交混装置，通过多层环形注射管道以及带倾角直翼片旋流结构，解决了小阻力大口径环路管道内示踪溶液交混的问题，确保了示踪溶液与本底溶液在进入模拟反应堆入口前均匀交混，为试验数据及结果分析奠定了有力的基础。

本发明通过下述技术方案实现：

一种溶液均匀注射及交混装置，包括沿着液体流向方向处于上游的注射部，注射部为多层环形结构，包括大直径注入直管，大直径注入直管沿它的长轴方向连通有同心圆设置的且半径依次增大的第一小直径圆环形弯管、第二小直径圆环形弯管、第三小直径圆环形弯管、…、第n小直径圆环形弯管，上述小直径圆环形弯管的中心均在大直径注入直管的竖直中轴线上，大直径注入直管沿着长轴方向开设有多个垂直于长轴方向的多个第一通孔，上述小直径圆环形弯管沿其周向开设有过其圆心的多个第二通孔，相邻小直径圆环形弯管上的第二通孔呈错位排布；

还包括处于下游的旋流混合部，旋流混合部包括设置旋流圆环和位于旋流圆环中心的圆柱，圆柱和旋流圆环之间通过沿圆周均匀分布的多个过圆心的翼片，翼片采用焊接的方式固定在圆柱和圆环之间。

多个第一通孔分布在大直径注入直管的入口端和出口端。

相邻小直径圆环形弯管之间至少设置有一个第一通孔。

旋流混合部将经过注射部的初步交混的溶液进一步充分交混，多个翼片之间按顺时针或者逆时针排布。

翼片的倾角为10-80°。翼片的倾角是指翼片与流体流向之间的倾角。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明采用了多层圆环形注射装置，确保了能够在环路管道中均匀的布置示踪溶液注射点，能够充分使得示踪液在多个位置和底液汇合，同时又降低了注射装置对示踪液的阻力，在下游布置了带倾角直翼片的旋流混合部，使得示踪溶液与本底溶液经旋流装置二次交混后，能够进一步提升均匀混合。

附图说明

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，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-大直径注入直管，2-第四层小直径圆环形弯管，3-第一通孔，4-第二通孔，5-翼片，6-圆柱，7-旋流圆环。

具体实施方式

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。

实施例1

如图1、2所示，

1注射部

多层环形注射管包含两个部分，分别是大直径注入直管1以及小直径圆环形弯管。直管段采用dn25的不锈钢管，小直径圆环形弯管采用dn10的不锈钢管。在直管的侧面开焊接孔，并将圆弧弯管插入焊接孔后与直管焊接。圆环形弯管采用多层对称布置的方式，可为四层，每一层中心均在大直径注入直管1的竖直中轴线上。由内而外每一小直径圆环形弯管弯曲半径分别为40mm、70mm、100mm以及130mm。采用多层环形管布置的好处是能够在回路圆形管道中较为均匀的布置示踪溶液注射孔，同时又具有较小的阻力特性。

2注射孔布置方式

大直径注入直管1沿着长轴方向开设有多个垂直于长轴方向的多个第一通孔3，上述小直径圆环形弯管沿其周向开设有过其圆心的多个第二通孔4，开孔直径4mm。示踪溶液进入第二通孔4后从这些孔里面流入环路主管道，并与本底溶液混合。在直管段上，靠近注射入口端对称开8个第一通孔3，远离注射入口端对称开4个第一通孔3。在圆环形弯管开孔遵循相邻两层开孔角向位置交错布置的原则，对于最内层的圆环形弯管，其开孔角度为60°、120°、180°、240°，第二小直径圆环形弯管，其开孔角度为与大直径注入直管1的竖直轴线呈40°、90°、140°、220°、270°、320°。第三小直径圆环形弯管，其开孔角度为与大直径注入直管1的竖直轴线呈30°、70°、110°、150°、210°、250°、290°、330°。第四小直径圆环形弯管4，其开孔角度为与大直径注入直管1的竖直轴线呈20°、37.5°、55°、72.5°、90°、107.5°、125°、142.5°、160°、200°、217.5°、235°、252..5°、270°、287.5°、305°、322.5°、340°。采用上述开孔布置方式的主要目的是提高交混效率，确保示踪溶液从注射孔喷出后能够与本底溶液进行较为均匀的混合。

3带倾角直翼片5旋流装置

在多层环形注射管下游布置带倾角直翼片5的旋流部用于示踪溶液与本底溶液的充分交混。该装置总共包含了多个翼片5，其倾角为10-80度。从图中看，垂直纸面向里的方向即为液体流向。

以设置6个固定的翼片5，其倾角为30度，既能保证最佳的交混程度也能降低最大的流体阻力。

通过焊接的方式与旋流圆环7以及中心的圆柱6固定，形成统一的整体。外围的旋流圆环7上焊接有固定密封板，在实际安装中该密封板通过管道上的一对口环进行压紧密封。示踪溶液经过该装置后，能够与主环路中本底溶液进行充分交混，环路中最大浓度与最小浓度的偏差在6％以内。

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。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种溶液均匀注射及交混装置，包括沿着液体流向方向处于上游的注射部，注射部为多层环形结构，包括大直径注入直管，大直径注入直管沿它的长轴方向连通有同心圆设置的且半径依次增大的第一小直径圆环形弯管、第二小直径圆环形弯管、第三小直径圆环形弯管、…、第n小直径圆环形弯管，上述小直径圆环形弯管的中心均在大直径注入直管的竖直中轴线上，大直径注入直管沿着长轴方向开设有多个垂直于长轴方向的多个第一通孔。本发明采用了多层圆环形注射装置，确保了能够在环路管道中均匀的布置示踪溶液注射点，能够充分使得示踪液在多个位置和底液汇合，同时又具有较小的阻力特性。

技术研发人员：眭曦;廖恒基;姚瑞;李华奇;闫晓
受保护的技术使用者：中国核动力研究设计院
技术研发日：2018.12.04
技术公布日：2019.04.05