[发明专利]用于减少入流畸变的蒸汽发生器出口挡板及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于输送液体的蒸汽发生器类换热设备，尤其涉及一种用于减少入流畸变的蒸汽发生器出口挡板及其设计方法。

背景技术

在泵站的实际运行过程中，由于蒸汽发生器内的流体波动较大，许多类似蒸汽发生器的换热装置与泵直接连接的结构引起的非均匀来流情况严重。这使得出口接管处的流场十分复杂，泵的水力性能大为降低，叶轮叶片受到的力的脉动作用大大加强。这也极大增加了疲劳断裂的风险。泵叶轮进口非均匀的流速，不仅会产生阵发性涡带，甚至导致泵性能的大幅下降，还会引起机组产生较大的振动和噪声，严重影响泵的安全稳定运行。因此，如何经济有效地降低入流畸变，改善流场情况，对于设备的节能降噪和安全运行都具有重要的实际意义和应用价值。

发明内容

针对上述问题，提供一种用于减少入流畸变的蒸汽发生器出口挡板及其设计方法，解决了现有工程技术中蒸汽发生器出口流体严重不均匀的情况，降低对直接连接的相关叶片泵设备的水力和水动力特性产生的不利影响。例如，因非均匀入流而导致叶片疲劳断裂的时间的缩短，甚至大大减少叶片使役寿命等问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种用于减少入流畸变的蒸汽发生器出口挡板，包括半球壳体和圆柱壳体；所述半球壳体一体成型在圆柱壳体的上端；所述半球壳体的直径和圆柱壳体的直径相同；所述半球壳体上均匀开有若干第一通孔，所述第一通孔在半球壳体上沿轴线方向的投影的排布为平行四边形；所述圆柱壳体的圆周方向均匀开有若干第二通孔。

进一步地，所述第一通孔的孔径和第二通孔的孔径相同，均为d。

进一步地，所述半球壳体和圆柱壳体的材质为奥氏体不锈钢、双相钢、镍基耐蚀合金或聚四氟乙烯。

一种用于减少入流畸变的蒸汽发生器出口挡板的设计方法，具体为：

所述半球壳体的直径为D₂，第一通孔的孔径为d，孔间距为L；根据流量系数K、径比系数ε和间距系数φ，建立三者的关系表，其中，0.6<K<1.2，0<ε<0.3和1<φ<2.5，在0.6<K<1.2、0<ε<0.3和1<φ<2.5中分别任意选取相同个数的流量系数K、径比系数ε和间距系数φ；

将上述建立的关系表中的数据带入到公式(1)中，可以得到使得入流畸变系数最小的K、ε和φ的组合：

式中，f_η为入流畸变系数，系数越小，降旋效果越好；

根据公式(3)和公式(4)求得孔径d和孔间距L：

本发明的有益效果：

1、根据本发明的经验公式和设计方法，可在短时间内确定最佳化的设计关键尺寸，实现出口接管的出口流场均匀；

2、本发明的出口挡板结构简单，便于加工，整体呈一个结构，能够一体成型，安装使用方便；

3、采用半球壳体上均匀开有若干通孔，通孔在半球壳体上沿轴线方向的投影后的排布为平行四边形排布。该结构在正向流动时，可起到在流动阻力尽可能小的情况下降低涡旋流旋性的作用。

附图说明

图1为本发明出口挡板的轴侧结构示意图；

图2为本发明出口挡板的主视示意图；

图3为本发明出口挡板的俯视示意图；

图4为本发明出口挡板的仰视示意图；

图5为本发明出口挡板的半球壳体上开孔排布方式示意图；

图6为发明出口挡板应用于核主泵的结构示意图；

图7为本发明实施例中不同挡板入流畸变度结果对比图；

图中：半球壳体1、圆柱壳体2、第一通孔3、第二通孔4、蒸汽发生器下封头5、泵体6。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细阐述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-5所示，本发明的出口挡板，包括半球壳体1和圆柱壳体2；所述半球壳体1一体成型在圆柱壳体2的上端；所述半球壳体1的直径和圆柱壳体2的直径相同；所述半球壳体1上均匀开有若干第一通孔3，所述第一通孔3在半球壳体1上沿轴向方向的投影的排布为平行四边形；所述圆柱壳体2的圆周方向均匀开有若干第二通孔4。