一种高温废气快速冷却回收及稳压装置

技术领域

本发明涉及高温气体流动换热实验台架设计技术领域，具体涉及一种高温废气快速冷却回收及稳压装置。

背景技术

超高温气冷堆、气冷微堆以及搭载核反应堆的空间站作为近年来国内外核反应堆领域的热点研究与发展方向，无一例外的都采用了气体作为冷却剂，且都将气体加热到了一个很少涉及到的高温状态。针对于如此高温度的高温气体的流动换热实验在国际及国内开展的是十分稀少的。然而，高温气体的流动换热实验，对于超高温气冷堆、气冷微堆以及搭载核反应堆的空间站的研究设计具有重要的意义。

发明内容

为了实现高温废气的快速降温，减少实验台架设计费用，本发明的一种高温废气快速冷却回收及稳压装置，能够对高温废气实现快速降温，然后过常规气水换热器进行进一步的降温，减少耐高温材料及设备的使用，降低高温气体流动换热台架搭建费用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高温废气快速冷却回收及稳压装置，包括气体混合稳压罐1，高温废气进口管2，罐壁水槽3，低温气体进口管4，低温废气回收管5；其中，所述气体混合稳压罐1侧壁偏上侧位置接入高温废气进口管2，高温废气由高温废气进口管2进入气体混合稳压罐1；气体混合稳压罐1上与高温废气进口管2正对的外壁面上焊接有罐壁水槽3，罐壁水槽3为绕气体混合稳压罐1的环腔槽，底部弧度为60°，内部装水；罐壁水槽3两侧与高温废气进口管2相同水平高度处分布有两根相同规格的低温气体进口管4，低温气体由两根低温气体进口管4进入，在气体混合稳压罐1内与来自高温废气进口管2的高温废气混合，快速降低高温废气的温度；在罐壁水槽3正下方，气体混合稳压罐1的侧壁下侧安装有一根低温废气回收管5，将在气体混合稳压罐1内被低温气体混合后降温的高温废气排出，进入气水换热器。

所述气体混合稳压罐1为普通材质承压罐，需要能承受3MPa以上气体压力，容积大小能够进行气体缓冲稳压。

所述罐壁水槽5，以气体混合稳压罐1中心为圆心，以高温废气进口管2为对称轴，周向60°环绕气体混合稳压罐1，内部装有充足的室温水，保护气体混合稳压罐1的壁面，防止由于高温废气与低温气体混合不充分导致的高温废气对气体混合稳压罐1壁面的热冲击，保证气体混合稳压管1的安全性。

所述高温废气进口管2由高温合金钢制成，能够耐受高达800℃以上的温度；低温废气回收管5为普通钢管，安装在气体混合稳压罐1上高温废气进气管2正对方向侧壁的偏下方，外接气水换热器，使高温废气从处于高位的高温废气进气管2进入，与低温气体充分混合冷却后，低温气体下沉，从低温废气回收管5流出，在后续气水换热器内进行进一步冷却。

所述低温气体进气管4为两根相同规格的普通钢管，以气体混合稳压罐1中心为圆心呈圆心角为90°安装在气体混合稳压罐1的与高温废气进气管2相对的罐壁上，高度与高温废气进气管2相同，且关于高温废气进气管2对称；低温气体进气管4外连低温气体源，其流量通过阀门进行控制。

本发明具有以下优点和有益效果：

1.本发明的一种高温废气快速冷却回收及稳压装置整体极少选用耐高温材料，几乎全部选用常规钢材，且能够实现良好的高温气体降温，能够极大的减少实验设备及材料费用；

2.本发明的一种高温废气快速冷却回收及稳压装置既能够实现高温废气的快速降温，又能够对实验段出口处压力进行稳压，减少了相关设备，降低了费用支出。

附图说明

图1为一种高温废气快速冷却回收及稳压装置结构竖直方向剖面结构示意图；

如图1所示，1为气体混合稳压罐，2为高温废气进气管，3为罐壁水槽，4为低温气体进口管，5为低温废气回收管。

图2为本发明一种高温废气快速冷却回收及稳压装置结构水平方向截面结构示意图；

如图2所示，1为气体混合稳压罐，2为高温废气进气管，3为罐壁水槽，4-1为右侧低温气体进口管，4-2为右侧低温气体进口管，5为低温废气回收管。

具体实施方式

下面结合附图和具体设计方案对本发明及实施方案做进一步详细说明：

如图1所示，本发明一种高温废气快速冷却回收及稳压装置，包括气体混合稳压罐1，高温废气进口管2，罐壁水槽3，低温气体进口管4，低温废气回收管5；其中，所述气体混合稳压罐1侧壁偏上侧位置接入高温废气进口管2，高温废气由高温废气进口管2进入气体混合稳压罐1；气体混合稳压罐1上与高温废气进口管2正对的外壁面上焊接有罐壁水槽3，罐壁水槽3为绕气体混合稳压罐1的环腔槽，底部弧度为60°，内部装水；罐壁水槽3两侧与高温废气进口管2相同水平高度处分布有两根相同规格的低温气体进口管4，低温气体由两根低温气体进口管4进入，在气体混合稳压罐1内与来自高温废气进口管2的高温废气混合，快速降低高温废气的温度；在罐壁水槽3正下方，气体混合稳压罐1的侧壁下侧安装有一根低温废气回收管5，将在气体混合稳压罐1内被低温气体混合后降温的高温废气排出，进入气水换热器。

作为本发明的优选实施方式，所述气体混合稳压罐1为普通材质承压罐，需要能承受3MPa以上气体压力，容积大小能够进行气体缓冲稳压。

作为本发明的优选实施方式，所述罐壁水槽5，以气体混合稳压罐1中心为圆心，以高温废气进口管2为对称轴，周向60°环绕气体混合稳压罐1，内部装有充足的室温水，保护气体混合稳压罐1的壁面，防止由于高温废气与低温气体混合不充分导致的高温废气对气体混合稳压罐1壁面的热冲击，保证气体混合稳压管1的安全性。

作为本发明的优选实施方式，所述高温废气进口管2由高温合金钢制成，能够耐受高达800℃以上的温度；低温废气回收管5为普通钢管，安装在气体混合稳压罐1上高温废气进气管2正对方向侧壁的偏下方，外接气水换热器，使高温废气从处于高位的高温废气进气管2进入，与低温气体充分混合冷却后，低温气体下沉，从低温废气回收管5流出，在后续气水换热器内进行进一步冷却。

如图2所示，作为本发明的优选实施方式，所述低温气体进气管4为两根相同规格的普通钢管，分别为右侧低温气体进口管4-1和左侧低温气体进口管4-2，右侧低温气体进口管4-1和左侧低温气体进口管4-2以气体混合稳压罐1中心为圆心呈圆心角为90°安装在气体混合稳压罐1的与高温废气进气管2相对的罐壁上，高度与高温废气进气管2相同，且关于高温废气进气管2对称；低温气体进气管4外连低温气体源，其流量通过阀门进行控制，使来自右侧低温气体进口管4-1和左侧低温气体进口管4-2的低温气体在气体混合稳压罐2内与高温废气充分混合，快速冷却高温废气，在气体混合稳压罐1内下沉，由低温废气回收管5进入后续常规气水换热器。