阅读说明：本技术 一种容积控制箱、容积控制系统及化学和容积控制系统 (Volume control box, volume control system and chemistry and volume control system ) 是由 王乃华 池翔宇 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明属于容积控制箱领域,提供一种容积控制箱、容积控制系统及化学和容积控制系统。其中,一种容积控制箱,包括容积控制箱壳体；若干个入口,所有入口呈中心对称分布在容积控制箱壳体上,所有入口高度相同；每个入口的轴线与相应入口处的容积控制箱壳体壁面的法线不共线；出口,其连接在容积控制箱壳体的底部。其可以减少在局部的流动死区,增强整个容积控制箱内的混合效果。(The invention belongs to the field of volume control boxes, and provides a volume control box, a volume control system and a chemical and volume control system. Wherein, a volume control box comprises a volume control box shell; the inlets are distributed on the shell of the volume control box in a central symmetry mode, and the heights of the inlets are the same; the axis of each inlet is not collinear with the normal to the wall of the volume control box housing at the respective inlet; an outlet connected to a bottom of the volume control box housing. It can reduce the local flow dead zone and enhance the mixing effect in the whole volume control box.)

一种容积控制箱、容积控制系统及化学和容积控制系统

技术领域

本发明属于容积控制箱领域，尤其涉及一种容积控制箱、容积控制系统及化学和容积控制系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在工业中实现罐体内液体混合的常见方式主要有叶轮搅拌方式及射流混合方式。通常，对于使用射流混合方式的罐体，液体会被吸入泵中，并作为高速液体从喷嘴排放回缓慢流动或静止的罐内液体中，形成的射流对周围的流体形成夹带作用，在罐体内形成流体的循环。最终，不同成分的工质得到充分混合。在压水堆核电站中，化学和容积控制系统配置有容积控制箱用于缓冲稳压器无法吸纳的一回路容积变化，其工作原理就是射流混合。

容积控制箱上部空间为氮气，下部空间为一回路冷却剂。在一回路硼化及一回路稀释中使用了射流混合的原理。当通过补硼/补水接口进行一回路硼化/稀释操作时，注入的硼酸溶液/水一部分直接进入一回路，另一部分则需要先进入容积控制箱，搅混后再进入一回路。一般的，在进行硼化或稀释工作时，将一个确定的容积控制箱出口硼酸浓度的目标值与一个容积控制箱内部最终硼酸浓度的目标值作为控制指标。

由于注入容积控制箱的硼酸溶液流量小、流速低，容积控制箱原有水体积较大，对注入的硼酸溶液有滞留作用，在硼化注入结束之后一回路还需很长时间才能达到目标硼浓度。与之类似地，在进行一回路稀释操作时，注入的清水也同样会在容积控制箱中滞留，稀释注入结束之后一回路还需很长时间才能达到目标硼浓度。这种浓度滞后的现象对反应堆的反应性控制有不利影响。

以目前的技术，为了减小到达容积控制箱出口硼酸浓度的目标值及容积控制箱内部最终硼酸浓度的目标值的时间，一般通过增大入口的流量实现。但是随着入口流量的增大，会造成容积控制箱内液面失稳，加速容积控制箱内氮气的溶解。此外，在硼化及稀释工况中，以现有技术，容积控制箱内宏观搅混较弱，容积控制箱出口硼酸浓度达到容积控制箱出口硼酸浓度的目标值的时间明显过长。同时，以现有技术，发明人发现，由于几何不对称，硼酸浓度在容积控制箱内分布不均匀，容易形成死区，最终也会造成达到容积控制箱内部最终硼酸浓度的目标值的时间过长。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种容积控制箱、容积控制系统及化学和容积控制系统，其可以减少在局部的流动死区，增强整个容积控制箱内的混合效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种容积控制箱。

一种容积控制箱，包括：

容积控制箱壳体；

若干个入口，所有入口呈中心对称分布在容积控制箱壳体上，所有入口高度相同；每个入口的轴线与相应入口处的容积控制箱壳体壁面的法线不共线；

出口，其连接在容积控制箱壳体的底部。

本发明的第二个方面提供一种容积控制系统。

一种容积控制系统，包括如上述所述的容积控制箱。

本发明的第三个方面提供一种化学和容积控制系统。

一种化学和容积控制系统，包括如上述所述的容积控制系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)在容积控制箱上设置多个入口，能够实现容积控制箱进入的流量较大的同时又能保证入口流速不至于太高的目标，从而保证容积控制箱内液面不会因高流速而发生波动，从而保证氮气溶解速度不会因液面波动而明显变化。

(2)多个入口呈中心对称分布在容积控制箱壳体上，所有入口高度相同，这样可以减少在局部的流动死区，从而增强整个容积控制箱内的混合效果。

(3)每个入口的轴线与相应入口处的容积控制箱壳体壁面的法线不共线，这样射流从入口沿相应入口轴线直接喷射至相对的容积控制箱壳体内部，存在一个圆与所有射流相切，该圆为切圆，切圆位于所有射流的中心部分则会形成负压，对上部流体造成卷吸；同时射流入射到容积控制箱壳体内部后沿容积控制箱内部旋转往下流动，由于溶液在容积控制箱内的旋转增长了行程进而增强了搅浑作用使其内部速度场及浓度场更加均匀，从而有效减少到达容积控制箱出口液体浓度(比如：硼酸浓度)目标值的时间。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的一种入口分布方式为切圆式的容积控制箱一实施例结构正视示意图。

图2是本发明的种入口分布方式为切圆式的容积控制箱一实施例结构横剖面示意图。

图3是本发明的一种入口分布方式为切圆式的容积控制箱另一实施例结构正视示意图。

图4是本发明的一种入口分布方式为切圆式的容积控制箱另一实施例结构横剖面示意图。

其中，1、入口一；2、出口；3、入口二；4、容积控制箱壳体；5、入口三；6、入口四；7、横剖面；8、入口的轴线与容积控制箱壳体壁面的法方向所呈角度。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例的一种容积控制箱，包括容积控制箱壳体、入口及出口。入口一1、入口二3及出口2连接在容积控制箱壳体4上，其中入口一1及入口二3连接在容积控制箱壳体4四周；出口2连接在容积控制箱壳体4底部。

本实施例的容积控制箱壳体本身为中心对称结构。在具体实施中，容积控制箱壳体4主体为圆柱状，上端和下端均为椭圆封头。本实施例的出口2连接在容积控制箱壳体4底部正中央位置。

此处需要说明的是，在其他实施例中，容积控制箱壳体也可为轴对称结构，比如：容积控制箱壳体的主体为圆柱状，下端为椭圆封头，上端为平板结构的封头。

其中，容积控制箱上部区域为氮气，下部区域为液体，存在明显且稳定的液面。

在具体实施中，入口和出口均为圆管。

可以理解的是，在其他实施例中，入口和出口也可采用其他形式的管，比如方形或菱形或椭圆形等。

为了减少在局部的流动死区，增强整个容积控制箱内的混合效果，本实施例的口一1与入口二3呈中心对称分布在容积控制箱壳体4上，口一1与入口二3在同一水平面上，也就是高度相同，如图2所示。其中，该水平面位于容积控制箱壳体4靠下部位。并且，每个入口的轴线与相应入口处的容积控制箱壳体壁面的法线不共线。入口的轴线与容积控制箱壳体壁面的法方向所呈角度为入口的轴线与容积控制箱壳体壁面的法线所呈角度8。

本实施例的容积控制箱的多个入口能够实现容积控制箱进入的流量较大的同时又能保证入口流速不至于太高的目标，从而保证容积控制箱内液面不会因高流速而发生波动，从而增强容积控制箱内氮气向溶解中溶解的速度。

其中，入口一1及入口二3用于使得硼酸溶液进入；

出口2用于使得混合后的硼酸溶液流出。

其中，入口的轴线与容积控制箱壳体壁面的法线所呈角度8可根据实际情况来具体设置，范围在0°到90°之间。

每个入口的轴线与相应入口处的容积控制箱壳体壁面的法线不共线，这样射流从入口沿相应入口轴线直接喷射至相对的容积控制箱壳体内部，存在一个圆与所有射流相切，该圆为切圆9。切圆9位于所有射流的中心部分则会形成负压，对上部流体造成卷吸。在这样的容积控制箱中，运行时各股射流共同形成明显的切圆。容积控制箱内横截面上以切圆圆心为中心，可以分为三个区域。中心的负压区，与壁面临近的弱混合区以及弱混合区与负压区之间的强混合区。

同时射流入射到容积控制箱壳体内部后沿容积控制箱内部旋转往下流动，由于溶液在容积控制箱内的旋转增长了行程进而增强了搅浑作用使其内部速度场及浓度场更加均匀，从而有效减少到达容积控制箱出口液体浓度(比如：硼酸浓度)目标值的时间。

图3是入口分布方式为切圆式的容积控制箱另一实施例结构正视示意图。

如图3所示，在图2的基础上，入口一1、入口二3、入口三5、入口四6及出口2连接在容积控制箱壳体4上，其中入口一1、入口二3、入口三5及入口四6连接在容积控制箱壳体4四周；出口2连接在容积控制箱壳体4底部。

本实施例设置四个入口，能够使容积控制箱进入的流量较大的同时又能保证入口流速不至于太高，从而避免高流速造成的液面波动，进而避免液面波动造成的氮气溶解速度的提高。

本实施例设置的入口均在同一水平面上且呈中心对称分布在容积控制箱壳体4上，这样减少了容积控制箱内部的流动死区，使射流搅混的效果在整个容积控制箱内均能实现，有效减少到达容积控制箱内部最终硼酸浓度的目标值的时间。

中入口一1、入口二3、入口三5及入口四6的的轴线与相应入口处的容积控制箱壳体壁面的法线不共线，射流从入口沿相应入口轴线直接喷射至相对的容积控制箱壳体内部，存在一个圆与所有射流相切，该圆为切圆9。切圆9位于所有射流的中心部分则会形成负压，对上部流体造成卷吸。在这样的容积控制箱中，运行时各股射流共同形成明显的切圆。同时射流入射到容积控制箱壳体内部后沿容积控制箱内部旋转往下流动，由于溶液在容积控制箱内的旋转增长了行程进而增强了搅浑作用使其内部速度场及浓度场更加均匀，从而有效减少到达容积控制箱出口液体浓度(比如：硼酸浓度)目标值的时间。

本实施例设置的入口轴线与容积控制箱壳体壁面的法方向在水平面上呈入口的轴线与容积控制箱壳体壁面的法线所呈角度8，这样可以使多股射流形成切圆，在容积控制箱内形成明显的切圆式的混合，从而有效减少到达容积控制箱出口硼酸浓度的目标值的时间。

在另一实施例中，还提供了一种容积控制系统，其包括如上述所述的容积控制箱。

此处需要说明的是，容积控制系统的其他结构均为现有结构，此处不再累述。

在另一实施例中，还提供了一种化学和容积控制系统，其包括上述所述的容积控制系统。

可以理解的，本实施例中的化学和容积控制系统的其他结构均为现有结构，此处不再累述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。