ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2010 года по МПК F28D7/00 

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве теплообменника моноблочной корабельной ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.

Известен теплообменник типа "труба в трубе", преимущественно для вязких жидкостей с внутренней трубой, снабженной наружным спиральным оребрением, причем наружная труба выполнена с изменяющейся площадью поперечного сечения, уменьшающейся в направлении движения нагреваемой среды в межтрубном пространстве, а ребра имеют высоту, увеличивающуюся обратно пропорционально шагу ребер в направлении уменьшения поперечного сечения наружной трубы [1].

Недостатком этого технического решения является сложность конструкции, связанная с технологическим обеспечением геометрии изменения площади поперечного сечения наружной трубы совместно с изменением геометрии оребрения при достижении надежной вибропрочности труб относительно друг друга во время эксплуатации. Тем более, что для достижения соответствующей паропроизводительности требуется достаточно большое количество таких теплообменников.

Известен кожухотрубчатый теплообменник, содержащий пучок теплообменных труб, входной и выходной коллекторы среды трубного пространства и упругий вытеснитель, размещенный между пучком и кожухом и образующий с последним зазор, причем при работе теплообменника под давлением в трубной полости, превышающем давление в межтрубном пространстве, зазор между вытеснителем и кожухом сообщен с входным коллектором среды трубного пространства, а вытеснитель может быть выполнен из эластичного материала [2].

Недостатком этого технического решения является отсутствие возможности работы теплообменника при больших перепадах давления, расхода, температуры, что существенно сужает область его применения. Кроме того, при превышении давления среды трубного пространства над давлением межтрубного пространства на условиях соединения полостей входного коллектора и зазора между кожухом и вытеснителем будет отсутствовать межконтурная герметичность и организовать интенсивный теплообмен в таких условиях затруднительно.

Технический результат изобретения - повышение надежности конструкции теплообменника в условиях высоких перепадов температур теплообменивающихся жидкостей и их гидротурбулентных параметров во время эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменнике, содержащем корпус с патрубками входа и выхода теплообменивающихся жидкостей, пучок теплообменных V-образных труб, закрепленных в трубной доске, образующей с крышкой, посредством перегородки, две камеры по тракту одной из жидкостей, прямые участки теплообменных V-образных труб помещены с зазором в трубы, концы которых жестко закреплены в отдельных трубных досках, а гнутые участки помещены в полость, образованную трубной доской и днищем, причем эта полость сообщена посредством межтрубных зазоров с полостью и патрубком к ней, изолированной от трактов теплообменивающихся жидкостей.

Информационный поиск научно-технических достижений по этой теме, тематический анализ изобретений патентного фонда ВПТБ по решению данной проблемы не выявил совокупности отличительных признаков, сходных и присущих с признаками предлагаемого изобретения, которое может быть использовано в качестве теплообменника моноблочной корабельной ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок. В соответствии с действующим законодательством России предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям "новизна", "уровень техники" "промышленная применимость".

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - продольный разрез теплообменника;

на фиг.2 - поперечный разрез теплообменника по А-А.

Теплообменник содержит корпус 0 с патрубками входа 1 и 2 и выхода 3, 4, 5 теплообменивающихся жидкостей, причем патрубок выхода 5 предназначен для дренирования остатков жидкометаллического теплоносителя, пучок теплообменных V-образных труб 6, укрепленных в трубной доске 7, образующей с крышкой 8 посредством перегородки 9 две камеры 10 и 11, причем прямые участки труб 6 помещены в трубы 12, концы которых жестко укреплены в трубных досках 13 и 14, а трубная доска 14 с днищем 15 образует полость 16, которая за счет межтрубных зазоров 17 сообщена с полостью 18 и патрубком к ней 19.

Теплообменник работает следующим образом.

Теплообменный процесс в конструкции теплообменника осуществляется по противоточной схеме. Жидкометаллический теплоноситель поступает в патрубок 1 и движется вниз в межтрубном пространстве, омывая поверхность труб 12. Перед трубной доской 14 и жестко соединенной с ней днищем 15 теплоноситель меняет направление на противоположное и выходит через патрубок 3. Нагреваемая жидкость, поступая в патрубок 2, движется по V-образным трубам 6, откуда в виде пара попадает в камеру 11, далее выходит через патрубок 4 выхода.

Применение конструкции теплообменника с предлагаемым V-образным пучком теплообменных труб позволит получить малогабаритный теплообменник, отвечающий требованиям технологичности, монтажа и эксплуатационной надежности при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема моноблочной корабельной ЯЭУ.

Литература

1. Недужий И.А. и др. Теплообменник типа "труба в трубе". SU. А.с. № 397737. F28D 7/10. Приоритет - 30.06.71. Опубл. БИ № 37. 17.09.1973 - аналог.

2. Быков Л.Н. Кожухотрубчатый теплообменник. SU. А.с. № 1064110. F28D 7/00. Приоритет - 06.10.82. Опубл. БИ №48. 30.12.1983 - прототип.

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в системе водоподготовки ядерной энергетической установки. Теплообменник, содержащий корпус с патрубками входа и выхода теплообменивающихся жидкостей, пучок теплообменных V-образных труб, закрепленных в трубной доске, образующей с крышкой, посредством перегородки, две камеры по тракту одной из жидкостей, причем прямые участки теплообменных V-образных труб помещены с зазором в трубы, концы которых жестко закреплены в отдельных трубных досках, а гнутые участки помещены в полость, образованную трубной доской и днищем, причем эта полость сообщена посредством межтрубных зазоров с полостью и патрубком к ней, изолированной от трактов теплообменивающихся жидкостей. Технический результат - конструкция с предлагаемой компоновкой трубного пучка позволит получить малогабаритный теплообменник, отвечающий требованиям надежности, технологичности, монтажа, при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема ЯЭУ. 2 ил.

Теплообменник, содержащий корпус с патрубками входа и выхода теплообменивающихся жидкостей, пучок теплообменных V-образных труб, закрепленных в трубной доске, образующей с крышкой посредством перегородки две камеры по тракту одной из жидкостей, отличающийся тем, что прямые участки теплообменных V-образных труб помещены с зазором в трубы, концы которых жестко закреплены в отдельных трубных досках, а гнутые участки помещены в полость, образованную трубной доской и днищем, причем эта полость сообщена посредством межтрубных зазоров с полостью и патрубком к ней, изолированной от трактов теплообменивающихся жидкостей.