喷雾设备的制作方法

本发明主要涉及旋流喷雾冷却领域，尤其涉及一种喷雾设备。

背景技术：

1、压水堆核电站是利用核反应堆中核裂变产生的热量来加热液态水，产生蒸汽，进而驱动涡轮机发电的设施。在核电站的运行过程中，稳压器是保证系统安全的重要部件，其用于保持回路的压力稳定。稳压器内具有高温的液相水及高温蒸汽，喷雾器的主要功能是将过冷水雾化为数量众多且按一定尺寸分布的液滴，雾化液滴与稳压器内部的饱和蒸汽换热，使饱和蒸汽冷凝后汇入液态水中，从而降低系统压力，确保核电站的安全运行。

2、压水堆核电站稳压器和波动箱的喷雾冷却水来自于高位水罐，并非采用水泵增压，因此，冷却水的压力比较低，而且为了提高安全保障水平，要求需要在较低的压降条件下，利用喷雾换热尽快实现减温减压。文献表明，传热速率受限于喷雾液滴的尺寸、传热面积以及喷雾均匀度，但是压水堆核电站稳压器和波动箱的冷却水压力较低，存在传热速率瓶颈，提高喷雾器的均匀度和覆盖面积成为压水堆核电站稳压器和波动箱快速减温减压的主要途径。

3、现有技术中的喷雾器通常流量较小，容易实现较大的喷雾均匀度，但是压水堆核电站稳压器和波动箱的冷却水流量较大，并且根据强度设计和设备寿命指标，单个喷雾器的流量较大，容易出现均匀度较差的问题。旋流喷雾是传统典型的喷雾设备，但是传统燃烧使用的旋流喷嘴存在压降大的问题，无法适用于压水堆核电站稳压器和波动箱。因此，急需开发一种强化传热的喷雾设备。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种强化传热的喷雾设备。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种喷雾设备，适于安装在稳压器或波动箱的冷却液入口处，喷雾设备包括：筒体，筒体的上端具有进液口，筒体的下端具有出液口，筒体内部包括旋流区域、混合区域和收缩区域；外嵌旋水芯，外嵌旋水芯设置在筒体的旋流区域内，外嵌旋水芯包括中空的分割筒和多个外嵌螺旋叶片，多个外嵌螺旋叶片位于分割桶靠近进液口一端的外表面上；内嵌旋水芯，内嵌旋水芯设置在分割筒内远离进液口的一端，内嵌旋水芯包括支撑柱和多个内嵌螺旋叶片，多个内嵌螺旋叶片位于支撑柱的外表面上；其中，冷却液适于通过多个外嵌螺旋叶片进入混合区域，和/或通过分割桶和多个内嵌螺旋叶片进入混合区域。

3、在本发明的一实施例中，多个外嵌螺旋叶片的外径等于筒体在旋流区域的内径。

4、在本发明的一实施例中，多个内嵌螺旋叶片的外径等于分割筒的内径。

5、在本发明的一实施例中，筒体在旋流区域具有多个第一凹槽，多个第一凹槽的位置和多个外嵌螺旋叶片对应，外嵌旋水芯和筒体在多个第一凹槽处焊接。

6、在本发明的一实施例中，分割筒远离进液口的一端具有多个第二凹槽，多个第二凹槽的位置和多个内嵌螺旋叶片对应，内嵌旋水芯和分割筒在多个第二凹槽处焊接。

7、在本发明的一实施例中，外嵌螺旋叶片的个数为4～8，多个外嵌螺旋叶片的螺旋升角为30～60°。

8、在本发明的一实施例中，内嵌螺旋叶片的个数为3～6，多个内嵌螺旋叶片的螺旋升角为30～72°。

9、在本发明的一实施例中，多个内嵌螺旋叶片的螺旋升角和多个外嵌螺旋叶片的螺旋升角的比值是1～1.2。

10、在本发明的一实施例中，内嵌旋水芯和外嵌旋水芯的螺旋流道的截面面积之比为0.2～0.6。

11、在本发明的一实施例中，筒体在旋流区域和混合区域的内径是均匀的，筒体在收缩区域的内径从靠近混合区域向靠近出液口的方向逐渐减小。

12、在本发明的一实施例中，筒体在旋流区域和混合区域的内径为25～60mm。

13、在本发明的一实施例中，出液口的内径和筒体在旋流区域和混合区域的内径之比为0.2～0.5。

14、在本发明的一实施例中，筒体还包括喷管，喷管连接在筒体的收缩区域远离混合区域的一端，出液口位于喷管远离收缩区域的一端。

15、在本发明的一实施例中，喷雾设备还包括连接件，连接件位于筒体靠近进液口的一端，适于和进液管道连接。

16、与现有技术相比，本发明提供的喷雾设备具备外嵌旋水芯和内嵌旋水芯，两个旋水芯流道的螺旋升角及截面积决定了两个流道的阻力损失，并决定了通过两部分流道流体的切向速度和轴向速度，从而影响了液体混合室内两部分流体的混合，喷口处流体沿径向方向存在切向速度梯度，靠近边壁的切向速度大、靠近中心的切向速度小，喷射出来的液体不会富集在相同的区域，进而形成比较均匀的圆盘形貌。并且外嵌旋水芯的螺旋升角比较小，内嵌旋水芯诱导形成的液体旋流没有减弱边壁处的切向速度，最终，喷口边壁处流体的切向速度比较大，液体喷射出来的水平分速度较大。本发明提供的喷雾设备具有喷雾分布均匀度高、喷雾角大、换热效果好的优点，通过根据冷却水来水压力进行设备结构参数设计，可以快速减压，提高核电压水堆的安全水平。

技术特征：

1.一种喷雾设备，适于安装在稳压器或波动箱的冷却液入口处，其特征在于，所述喷雾设备包括：

2.如权利要求1所述的喷雾设备，其特征在于，所述多个外嵌螺旋叶片的外径等于所述筒体在所述旋流区域的内径。

3.如权利要求1所述的喷雾设备，其特征在于，所述多个内嵌螺旋叶片的外径等于所述分割筒的内径。

4.如权利要求1所述的喷雾设备，其特征在于，所述筒体在所述旋流区域具有多个第一凹槽，所述多个第一凹槽的位置和所述多个外嵌螺旋叶片对应，所述外嵌旋水芯和所述筒体在所述多个第一凹槽处焊接。

5.如权利要求1所述的喷雾设备，其特征在于，所述分割筒远离所述进液口的一端具有多个第二凹槽，所述多个第二凹槽的位置和所述多个内嵌螺旋叶片对应，所述内嵌旋水芯和所述分割筒在所述多个第二凹槽处焊接。

6.如权利要求1所述的喷雾设备，其特征在于，所述外嵌螺旋叶片的个数为4～8，所述多个外嵌螺旋叶片的螺旋升角为30～60°。

7.如权利要求6所述的喷雾设备，其特征在于，所述内嵌螺旋叶片的个数为3～6，所述多个内嵌螺旋叶片的螺旋升角为30～72°。

8.如权利要求7所述的喷雾设备，其特征在于，所述多个内嵌螺旋叶片的螺旋升角和所述多个外嵌螺旋叶片的螺旋升角的比值是1～1.2。

9.如权利要求1所述的喷雾设备，其特征在于，所述内嵌旋水芯和所述外嵌旋水芯的螺旋流道的截面面积之比为0.2～0.6。

10.如权利要求1所述的喷雾设备，其特征在于，所述筒体在所述旋流区域和所述混合区域的内径是均匀的，所述筒体在所述收缩区域的内径从靠近所述混合区域向靠近所述出液口的方向逐渐减小。

11.如权利要求10所述的喷雾设备，其特征在于，所述筒体在所述旋流区域和所述混合区域的内径为25～60mm。

12.如权利要求11所述的喷雾设备，其特征在于，所述出液口的内径和所述筒体在所述旋流区域和所述混合区域的内径之比为0.2～0.5。

13.如权利要求1-12任一项所述的喷雾设备，其特征在于，所述筒体还包括喷管，所述喷管连接在所述筒体的收缩区域远离所述混合区域的一端，所述出液口位于所述喷管远离所述收缩区域的一端。

14.如权利要求1-12任一项所述的喷雾设备，其特征在于，还包括连接件，所述连接件位于所述筒体靠近所述进液口的一端，适于和进液管道连接。

技术总结
本发明提供了一种喷雾设备，适于安装在稳压器或波动箱的冷却液入口处，喷雾设备包括：筒体，筒体的上端具有进液口，筒体的下端具有出液口，筒体内部包括旋流区域、混合区域和收缩区域；外嵌旋水芯，外嵌旋水芯设置在筒体的旋流区域内，外嵌旋水芯包括中空的分割筒和多个外嵌螺旋叶片，多个外嵌螺旋叶片位于分割桶靠近进液口一端的外表面上；内嵌旋水芯，内嵌旋水芯设置在分割筒内远离进液口的一端，内嵌旋水芯包括支撑柱和多个内嵌螺旋叶片，多个内嵌螺旋叶片位于支撑柱的外表面上；其中，冷却液适于通过多个外嵌螺旋叶片进入混合区域，和/或通过分割桶和多个内嵌螺旋叶片进入混合区域。

技术研发人员：周响,李权柄,曹雄,王振锋,李煜,张振华,蒋兴,陈俨,张星亮,巢孟科
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5