申请/专利权人：上海核工程研究设计院股份有限公司

申请日：2017-04-26

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN106931817B

主分类号：F28D21/00

分类号：F28D21/00;F28D15/02;G21D1/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2023.05.26#著录事项变更;2019.07.12#实质审查的生效;2017.07.07#公开

摘要：本发明提供一种移动式空气热阱，其包括：第一集装箱和第二集装箱；所述第一个集装箱分为上下两层，下部是水池也是被冷却的循环水流过的通道，重力式热管将水池内热量带入上部，在上部再用喷雾风机进行冷却；所述第二个集装箱在第一个集装箱设计的基础上在下面再增加一层进行鼓泡冷却，在上面流体被热管冷却后溢流到最底层，利用鼓泡式冷却的方法对流体再进一步冷却。本发明提供的移动式空气热阱，具有可靠性、经济性和安全性。

主权项：1.一种移动式空气热阱，其特征在于，包括：第一集装箱和第二集装箱；所述第一集装箱分为上下两层，下部是水池也是被冷却的循环水流过的通道，重力式热管将水池内热量带入上部，在上部再用喷雾风机进行冷却；所述第二集装箱在第一集装箱设计的基础上在下面再增加一层进行鼓泡冷却，在上面流体被热管冷却后溢流到最底层，利用鼓泡式冷却的方法对流体再进一步冷却。

全文数据：一种移动式空气热阱技术领域[0001]本发明涉及一种移动式空气热阱。背景技术[0002]部分核电站在停堆检修时，需要切除厂用冷却水系统进行检修，由于厂用冷却水是核电站的最终热阱，利用海水或其他循环水来实现冷却功能，当厂用冷却水被切除后，由于设备冷却水无法将乏燃料以及卸载的反应堆燃料热量排到最终热阱，乏燃料水池的乏燃料以及卸载的反应堆燃料也无法得到冷却，会导致核安全问题。针对这个问题，通常的做法有两种:一种是修建固定式空冷塔做为空气热阱；另一种是厂用冷却水系统冗余备份，专门有一个序列为检修而存在。对于第一种做法有以下不足存在建设成本高，设施利用率不足，只在厂用冷却水系统检修时才能用上，平时没用，同时也存在占地面积大不利于总图平面设计，运行费用高等问题。对于第二种做法，同样也存在上述问题，并且部分已建成核电站也无法再增加厂用冷却水序列。[0003]本发明针对上述现有技术的不足之处，提供一种基于重力式热管或分离式热管和鼓泡冷却的移动式空气热阱。冷却效果好，造价低，体积小，可移动，装于集装箱内，可随时运输到需要检修的核电站。[0004]热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过密闭真空管壳内工作介质的相变潜热来传递热量，其导热性能是金属铜、银的数千倍。因此，它具有传热能力大，传热效率高等特点，鼓泡式冷却是向循环水中打入细小气泡，增大气液接触面积，强化传热和传质，实现较低温度下空气对工质的冷却。传统换热器需要大量的工质单相循环冷却。发明内容[0005]本发明针对现有技术的不足，提出一种移动式空气热阱。[0006]移动式空气热阱包括:第一集装箱和第二集装箱;所述第一个集装箱分为上下两层，下部是水池也是被冷却的循环水流过的通道，重力式热管将水池内热量带入上部，在上部再用喷雾风机进行冷却;所述第二个集装箱在第一个集装箱设计的基础上在下面再增加一层进行鼓泡冷却，在上面流体被热管冷却后溢流到最底层，利用鼓泡式冷却的方法对流体再进一步冷却。[0007]优选地，所述热管的蒸发段布置于水池中。[0008]优选地，所述热管的冷凝段外含翅片。[0009]优选地，所述热管的冷凝段采用强制对流换热，并布置多台喷雾式风机。[0010]优选地，蒸发段外的水池中布置风管，形成扰动与鼓泡。[0011]优选地，两个集装箱为一组空气冷却移动热阱。[0012]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0013]1、本发明提供的移动式空气热阱，具有可靠性、经济性和安全性。[0014]2、本发明提供的移动式空气热阱，采用双相变冷却，具有高效的换热能力且具备移动性，⑷以为孩电站f疋供额外的空气热阱，提高核电站的安全性。附图说明[0015]图1为本发明提供的第一集装箱的示意图。[0016]图2为本发明提供的第二集装箱的示意图。[0017]图3为本发明提供的移动式空气热阱的示意图。i〇〇i8]、其中1第一集装箱箱体;2热管;3喷雾式轴流风机;4进水口；5出水口；6进风管；n第二集装箱箱本;12热管；13喷雾式轴流风机;14水池一；15水池二；16进风管；17矩阵式曝气头；I8进水管；I9出水管；110轴流风机;21进风管;22水管线；23第一集装箱E—A101一104;24第二集装箱E-B101—104;25温度测量装置;26排污口.27风机;28进水管;29出水管。具体实施方式[0019]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。[0020]如图1-3所示，本实施例的移动式空气热阱，主要分成四个系统，g卩：换热元件、强制对流系统、鼓风扰动系统及辅助结构。[0021]⑴换热元件[0022]由若干低温热管组成，其蒸发段采用光管或带翅片形式，垂直布置于水池中，冷凝段管外含有翅片，利用热管的非能动传热性能，不断将水中热量带出，达到降低水温的目的。[0023]2强制对流系统[0024]热管冷凝段采用强制对流散热，布置多台喷雾式轴流风机。[0025]⑶鼓风扰动系统[0026]在热管移动式换热器的水池底部均匀布置带有大量微小喷气孔的风管，通过风机鼓风送入，形成池水的扰动与鼓泡，强化换热;增强散热。[0027]⑷辅助结构系统[0028]热管、水池、风管等安装结构，喷雾式轴流风机的安装结构，鼓风风机的安装基础等。[0029]为了更清晰地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步说明。[0030]图1为第一集装箱的主视、左视和俯视图，热管2布置在集装箱1中，集装箱1分为上下两层，尺寸见图示单位mm，蒸发段布置在循环水池中，冷凝段采用喷雾式轴流风机3强制冷却；进风管6通入水池底部，通过鼓风池水形成扰动状态，被冷却的工质从进水口4进入，从出水口5流出。[0031]在图2中，分成上部水池一（14和下部水池二（15，上部水池的长度或宽度方向尺寸小于下部水池，工质可以溢流到下部水池，在水池一中同样布置热管12,冷凝段采用喷雾式轴流风机13强制冷却，进风管16通入水池一底部，轴流风机10鼓风形成扰动。当被冷却的工质由进水管18处不断流入，水池一中的水满溢，流入下部水池二，在水池二底部均匀布置进风管16,在进风管上安装矩阵式曝气头第一集装箱进风管同样具有曝气头），鼓风池水形成扰动与鼓泡，在水池一与水池二之间布置一排轴流风机，用来强制散热。被冷却的工质从出水管19流出。[0032]图3表明了四组移动式热阱如何组成移动式空气热阱系统以满足现有核电站冷却的需要。每一组移动式热阱由第一集装箱23和第二集装箱24组成，二者之前用联接管相连并形成高度差，可以实现流体的自然流动，集装箱上面分别设有温度测量装置25和排污口26,风机27通过进风管21对第一集装箱和第二集装箱的鼓泡冷却提供空气，水管为喷雾轴流风机提供水，以加强冷却。被冷却的工质从进水管28进入后均匀流入四组移动式热阱，被冷却后从出水管29流出。[0033]本实施例充分利用两相换热效率高的特点，传热元件采用低温重力热管，每一组由两台集装箱串联而成，根据运输等条件，每台外形尺寸可控制在6m长*2.8m宽*3•3m高之内。第一个集装箱，分为上下两层，下层为水池，待冷却的工质循环水从水池流过，重力式热管均匀布置在水池内，重力式热管的蒸发段浸没在水池内，在热管蒸发段水池底部布置若干带有大量微小喷气孔的风管，通过鼓风形成均匀鼓泡，使池水形成强烈的扰动状态;冷凝段贯穿隔板位于集装箱上层，在热管冷凝段采用双相变传热，即在冷凝段管外布置多台喷雾式轴流风机，超细的雾化水滴喷向热管，吸收热管冷凝段管内工质凝结释放的潜热，向管外的空气蒸发汽化，由此形成管内、外的双相变的传热过程，大幅度提高了传热效率。对于第二个集装箱由于循环水温降低，采用热管结合鼓泡式冷却的方式或者只采用鼓泡式冷却的方式，并采用矩阵式微孔曝气头使气泡产生的更多更小，提高气液接触面积强化传热传质。[0034]四组移动式空气热阱并联起来，可以满足现有核电站在寿期内任何时间的检修冷却需求。本方案设计作为移动式的换热器，可灵活布置，具有较强的机动性和应急能力。[0035]与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：[0036]1、本实施例提供的移动式空气热阱，具有可靠性、经济性和安全性。[0037]2、本实施例提供的移动式空气热阱，采用双相变冷却，具有高效的换热能力且具备移动性，可以为核电站提供额外的空气热阱，提高核电站的安全性。[0038]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。[0039]本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。[0040]显然，本领域的技术人员可以对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等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

权利要求：1.一种移动式空气热阱，其特征在于，包括:第一集装箱和第二集装箱;所述第一个集装箱分为上下两层，下部是水池也是被冷却的循环水流过的通道，重力式热管将水池内热量带入上部，在上部再用喷雾风机进行冷却;所述第二个集装箱在第一个集装箱设计的基础上在下面再增加一层进行鼓泡冷却，在上面流体被热管冷却后溢流到最底层，利用鼓泡式冷却的方法对流体再进一步冷却。2.根据权利要求1所述的移动式空气热阱，其特征在于，所述热管的蒸发段布置于水池中。3.根据权利要求1所述的移动式空气热阱，其特征在于，所述热管的冷凝段外含翅片。4.根据权利要求1所述的移动式空气热阱，其特征在于，所述热管的冷凝段采用强制对流换热，并布置多台喷雾式风机。5.根据权利要求2所述的移动式空气热阱，其特征在于，蒸发段外的水池中布置风管，形成扰动与鼓泡。16.根据权利要求1所述的移动武空气热阱，其特征在于，两个集装箱为一组空气冷却移动热阱。

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