[实用新型]一种液态水收集和冷却装置的液膜蒸发冷却板

说明书

技术领域

本实用新型涉及反应堆安全系统设计技术，具体涉及一种非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置的液膜蒸发冷却板。

背景技术

从上世纪八十年代开始，美国、日本、法国、德国、俄罗斯等国家开展了非能动技术的研究，非能动安全壳热量导出系统的研发成为重要的研究热点领域。

一种非能动安全壳热量导出系统可以采用非能动方式把安全壳内的热量散发到最终热阱——大气。运行工况下，非能动安全壳热量导出系统设置在安全壳内部的换热器，可以通过壁面冷凝和对流传热，将安全壳内高温高湿空气的热量带出，借助自然循环驱动力（下降管段与上升管段之间的密度差），将被加热的管内冷却水排向安全壳外。产生的高温冷却水，一部分以蒸汽形式排往大气，另一部分以液态水的形式被重新收集，汇入水箱。为确保非能动安全壳热量导出系统可维持较长时间的安全功能，需要确保冷却水的充分利用和回收，为了最大程度的提高非能动安全壳热量导出系统的排热能力，显著降低安全壳失效的安全风险，需要尽量强化冷却水在收集过程中的冷却效果。

申请人同期提出的专利申请“一种非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置”中，描述了液态水回收和冷却装置的结构，如图1所示。该装置位于安全壳外冷却水箱的上方，包括风力强化装置1、液态水收集和蒸发过滤装置以及风道3，所述的风力强化装置1设置在风道3的顶端，液态水收集和蒸发过滤装置设置在风道3内部，在风道3的底部设置引风口4。所述的液态水收集和蒸发过滤装置位于安全壳热量导出系统的热水排出口2和水箱注水口11之间，其结构包括液态水收集板7和螺旋式液膜蒸发冷凝板8，所述螺旋式液膜蒸发冷凝板8呈螺旋式下降结构，螺旋式液膜蒸发冷凝板8的底端与多孔过滤集水板10连接，所述多孔过滤集水板10连接水箱注水口11。该装置中的螺旋式液膜蒸发冷凝板8的结构决定了水的蒸发和冷凝效果，对非能动安全壳热量导出系统的性能具有非常重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对核电站安全设计的需要，提供一种用于非能动安全壳热量导出系统的液态水收集和冷却装置的液膜蒸发冷却板。在核电站发生存在安全壳内升温升压现象的事故工况（包括设计基准事故和严重事故）时，作为液态水收集和冷却装置的重要核心部件，为非能动安全壳热量导出系统提供温度尽量低的回水，确保其安全功能的高效表现，进而将安全壳压力和温度降低至可接受的水平，以保持安全壳的完整性。

本实用新型的技术方案如下：一种液态水回收和冷却装置的液膜蒸发冷却板，包括顺次层叠设置的多孔蒸发板、过滤渗流板和集水槽底板，在所述的多孔蒸发板和过滤渗流板之间设有若干毛细扰流柱，过滤渗流板和集水槽底板之间形成集水槽流道。

进一步，如上所述的液态水回收和冷却装置的液膜蒸发冷却板，其中，在所述的多孔蒸发板的上表面设有用于对液膜产生扰动作用的若干扰流颗粒。

进一步，如上所述的液态水回收和冷却装置的液膜蒸发冷却板，其中，所述的多孔蒸发板和过滤渗流板均采用同时具有渗透过滤和涵蓄水源功能的多孔材料。

更进一步，所述多孔蒸发板的渗透率高于所述过滤渗流板的渗透率。

进一步，如上所述的液态水回收和冷却装置的液膜蒸发冷却板，其中，所述毛细扰流柱的设计高度根据过滤渗流板上表面的液膜厚度确定，在1-3cm之间，毛细扰流柱的间距在0.5-2cm之间。

进一步，如上所述的液态水回收和冷却装置的液膜蒸发冷却板，其中，所述的扰流颗粒的设计高度根据多孔蒸发板上表面的液膜厚度确定，在1-2mm之间，扰流颗粒的间距在0.5-2cm之间。

本实用新型的有益效果如下：（1）液态水收集和冷却装置的液膜蒸发冷却板，其多孔蒸发板和过滤渗流板层叠排列，形成两个蒸发表面，大幅度扩展了蒸发面积；（2）多孔蒸发板与过滤渗流板均为多孔材料，同时具有渗透过滤和涵蓄水源的功能，通过合理设计其亲水性特征和空隙率，能够既实现多孔蒸发板本身上表面液膜的持续流动，而不发生枯竭，又可以实现向下层的适度渗透，此外位于多孔蒸发板和过滤渗流板之间的毛细扰流柱，可以利用毛细作用，起到平衡上下两层多孔介质板含水量的功能，实现液膜蒸发冷却板（含上下两层蒸发表面）综合蒸发效率的最大化；（3）毛细扰流柱，以及多孔蒸发板上表面密集布置的若干扰流颗粒，可以对液膜产生明显的扰动作用，促进蒸发效率的提高。以上所有对蒸发作用的促进效果，可以大大提高一种用于非能动安全壳热量导出系统的液态水收集和冷却装置的蒸发冷却速率，从而降低回水温度，进而提高非能动安全壳热量导出系统的排热能力。

附图说明