一种小筒径初级分离器叶片组件的制作方法

本发明涉及一种小筒径初级分离器叶片组件，特别涉及一种用于压水堆核电厂蒸汽发生器的小筒径初级分离器叶片组件。

背景技术：

蒸汽发生器是压水堆核电站关键主设备之一，是一次侧和二次侧的压力边界，用于将一次侧反应堆冷却剂的热量通过传热管传递给二次侧，将二次侧水加热成饱和蒸汽，湿蒸汽经过初级分离器和干燥器进行汽水分离，分离后合格的蒸汽推动汽轮机做功发电。

蒸汽发生器管束产生的湿蒸汽通过初级分离器进行初级分离，除去湿蒸汽中的大部分水，从初级分离器出来的蒸汽进入到干燥器进一步分离。初级分离器主要作用是降低干燥器入口蒸汽湿度，为蒸汽发生器产生品质合格的蒸汽创造条件。

曲叶片是初级分离器的主要功能部件，曲叶片的结构对初级分离器的分离效果至关重要。

因此，特别需要一种小筒径初级分离器叶片组件，以解决上述现有存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种小筒径初级分离器叶片组件，针对现有技术的不足，能够提高初级分离器的分离效率，降低分离器对蒸发器空间尺寸的要求，使初级分离器能够适应不同功率蒸汽发生器的工况要求。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种小筒径初级分离器叶片组件，其特征在于，它包括叶片外筒体、叶片中芯筒及叶片组成，叶片焊接在叶片中芯筒的外侧，叶片外筒体设置在叶片的外侧，叶片为曲叶片。

在本发明的一个实施例中，所述叶片外筒体的内径与所述叶片的外径相一致，所述叶片中芯筒的外径与所述叶片的内径相一致。

在本发明的一个实施例中，所述叶片中芯筒的下部设置有平衡孔。

在本发明的一个实施例中，所述叶片包括入口段、过渡段和螺旋上升段，入口段通过过渡段与螺旋上升段互相连接，所述入口段为80°-90°，所述螺旋上升段中径位置的叶片的角度为20°-40°。

在本发明的一个实施例中，相邻所述叶片之间具有60°-180°的重叠区域。

在本发明的一个实施例中，所述入口段的延伸长度为所述叶片中径的1/5至1/3。

在本发明的一个实施例中，所述过渡段的半径为所述螺旋上升段的螺距的0.1-0.2。

在本发明的一个实施例中，所述叶片由钣金折弯或木模成型的制成。

本发明的小筒径初级分离器叶片组件，与现有技术相比，能够提高初级分离器的分离效率，降低分离器对蒸发器空间尺寸的要求，使初级分离器能够适应不同功率蒸汽发生器的工况要求，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的小筒径初级分离器叶片组件的结构示意图；

图2为本发明的叶片在中径处展开的示意图；

图3为本发明的叶片的俯视示意图；

图4为本发明的一种初级分离器的结构示意图；

图5为本发明的另一种初级分离器的结构示意图；

图6为图4的汽液分离效果的结构示意图；

图7为图5的汽液分离效果的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例

如图1至图7所示，本发明的小筒径初级分离器叶片组件，它包括叶片外筒体1、叶片中芯筒2及叶片3组成。其中，叶片外筒体1的内径与叶片3的外径一致，叶片中芯筒2的外径与叶片3的内径一致，且叶片中芯筒2的下部开设平衡孔，叶片3为曲叶片，数量为3-6片。

图2为叶片3中径处的圆柱展开图的一个示例，每片叶片3的结构包含三部分要素：(1)入口段31，入口段31为80°-90°以保证叶片3的入口方位与来流一致，减少来流压力损失；(2)螺旋上升段32，螺旋上升段32的作用是促使来流产生旋转运动，从而使不同密度的介质产生分离，螺旋运动产生的圆周分运动越强烈，两相越容易分离，而造成的压力损失也越大，螺旋上升段32的中径位置的叶片3的角度为20°-40°，而叶片中芯筒2与壁面处的叶片3的角度不同；(3)过渡段33，过渡段33将入口段31与螺旋上升段32连接，使来流的轴向运动平缓过渡至螺旋圆周运动，减少由于流动方向改变造成的压力损失。

本实施例中的小筒径初级分离器叶片组件，其叶片结构的螺旋上升段32较一般设计具有更大的包角，即叶片3的轴向高度更高，单个叶片3的俯视图如图3所示，α表示螺旋上升段32入口至出口的轴向投影夹角，也称包角，在保证较大α角前提下，相邻叶片3间的重合区域较大，有利于引流作用。本实施例中的叶片组件，相邻叶片3之间保持较大的重叠区域(60°-180°)。

本实施例中的小筒径初级分离器叶片组件，其入口段31为90°，入口段31的延伸长度取为叶片3中径的1/5至1/3。

过渡段33的半径(如图2示意)取值为螺旋上升段32的螺距参数的0.1-0.2。

本发明的小筒径初级分离器叶片组件可应用于下述初级分离器结构(见图4-5)，不同分离器对应的工况不同，如图4宜用于液相份额高的场合，而图5宜用于液相份额低的场合。

经验证，该参数叶片的轴向作用距离更长，汽液混合物受曲叶片的影响更大，能够在分离筒内形成明显的螺旋运动，4-6片曲叶片共同所用，使液滴受离心力所用在壁面形成液膜，且该液膜在较长一段距离内波动较小。若叶片数量不足，易导致叶片对流态的控制力减弱，从而使螺旋运动不能很好的形成，若叶片数量过多，则叶片间的流道狭窄，曲叶片产生的压力损失增大。

叶片入口呈80-90°，并与螺旋段叶片采用螺旋过渡，可降低入口流体能量损失，相邻叶片间保持较大(60-180°)的重叠区域，有利于流态的引导和控制，使液相受到较大的离心力，提高分离效果，叶片出口通过采用不同角度，提高导流能力，一方面可使出口汽水混合物流动方向更好的与筒壁贴合，避免流体冲击壁面引起能量损失、液体飞溅，一方面可降低形成稳定液膜的高度，提高分离效率。

图6为数值模拟后观察到叶片组件壁面上液相聚集成液膜的结构，经模拟分析，经上述叶片后，液相在壁面汇聚形成，液膜处液相份额高达90％以上，分离效果可达95％以上。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种小筒径初级分离器叶片组件，其特征在于，它包括叶片外筒体、叶片中芯筒及叶片组成，叶片焊接在叶片中芯筒的外侧，叶片外筒体设置在叶片的外侧，叶片为曲叶片。

2.如权利要求1所述的小筒径初级分离器叶片组件，其特征在于，所述叶片外筒体的内径与所述叶片的外径相一致，所述叶片中芯筒的外径与所述叶片的内径相一致。

3.如权利要求1所述的小筒径初级分离器叶片组件，其特征在于，所述叶片中芯筒的下部设置有平衡孔。

4.如权利要求1所述的小筒径初级分离器叶片组件，其特征在于，所述叶片包括入口段、过渡段和螺旋上升段，入口段通过过渡段与螺旋上升段互相连接，所述入口段为80°-90°，所述螺旋上升段中径位置的叶片的角度为20°-40°。

5.如权利要求1所述的小筒径初级分离器叶片组件，其特征在于，相邻所述叶片之间具有60°-180°的重叠区域。

6.如权利要求1所述的小筒径初级分离器叶片组件，其特征在于，所述入口段的延伸长度为所述叶片中径的1/5至1/3。

7.如权利要求1所述的小筒径初级分离器叶片组件，其特征在于，所述过渡段的半径为所述螺旋上升段的螺距的0.1-0.2。

8.如权利要求1所述的小筒径初级分离器叶片组件，其特征在于，所述叶片由钣金折弯或木模成型的制成。

技术总结
本发明的目的在于公开一种小筒径初级分离器叶片组件，它包括叶片外筒体、叶片中芯筒及叶片组成，叶片焊接在叶片中芯筒的外侧，叶片外筒体设置在叶片的外侧，叶片为曲叶片；与现有技术相比，能够提高初级分离器的分离效率，降低分离器对蒸发器空间尺寸的要求，使初级分离器能够适应不同功率蒸汽发生器的工况要求，实现本发明的目的。

技术研发人员：矫明;张菲茜;应秉斌;宋印玺;李经怀;周全;巢孟科;杨星
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院有限公司
技术研发日：2020.08.10
技术公布日：2020.10.30