ПЕРЕХОДНИК Российский патент 2010 года по МПК F28D7/10 

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве переходника теплообменной трубы, при смене гидравлической схемы движения теплообменивающихся жидкостей, в теплообменнике (ТО) 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 теплообменных труб.

Известен теплообменный элемент типа "труба в трубе" с переходником для сред, причем переходник выполнен в виде фасонной пробки, образующей с наружной трубой переточные окна для среды, протекающей в кольцевом пространстве между трубами, и имеющей осевой и радиальные каналы, подключенные к внутренней трубе и выведенные за пределы наружной трубы [2].

Недостатком этого технического решения является наличие конструктивного зазора в соединении фасонной пробки с трубой, что может привести к возникновению трещины в сварном соединении как в процессе сварки, так и при работе в условиях высоких теплонапряжений из-за разницы температур между трубой и фасонной пробкой. Процессу возникновения трещины способствует вибрация внутренней трубы. Кроме того, в плотном пучке теплообменных элементов затруднен надежный вход греющего теплоносителя в канал внутренней трубы.

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

Указанный технический результат достигается тем, что в переходнике, жестко состыкованном с трубами и образующем теплообменный элемент типа "труба в трубе" в виде осевой втулки с центральным отверстием, разделенным по высоте на две автономные зоны, к каждой из которых под углом к оси отверстия подключены каналы одной из пар, каналы одной пары выполнены с наклоном противоположного направления относительно каналов другой пары, а площадь поперечного сечения каналов увеличивается по мере удаления от центрального отверстия.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - вид сверху теплообменной трубы с поперечным разрезом;

на фиг.2 - продольный разрез теплообменной трубы по А-А;

на фиг.3 - продольный разрез теплообменной трубы по Б-Б;

на фиг.4 - вид В разреза А-А без наружной трубы;

на фиг.5 - продольный разрез втулки по Г-Г вида В;

на фиг.6 - вид Е втулки разреза Г-Г;

на фиг.7 - поперечный разрез втулки по Д-Д разреза Г-Г.

Теплообменная труба содержит переходник в виде втулки 0 с двумя парами смежных радиальных каналов 1 и 2, 3 и 4, расположенных в взаимно перпендикулярных плоскостях и соединенных под одинаковым углом с осевыми 5 и 6 каналами. Втулка 0 жестко крепится к наружной трубе 7, а его хвостовики 8 и 9 соединены, соответственно, к отводящей 10 и внутренней 11 трубам.

Переходник работает следующим образом.

Теплообменный процесс в конструкции трубы с переходником осуществляется по противоточной схеме. Жидкометаллический теплоноситель, омывая отводящую 10 и наружную 7 трубы, поступает в два радиальных канала 1 и 2 в полость осевого 6 канала внутренней 11 трубы. Нагреваемая жидкость движется по кольцевому каналу между внутренней 11 и наружной 7 трубами и поступает в осевой 5 канал отводящей 10 трубы.

Применение конструкции переходника предлагаемого вида повышает надежность работы теплообменной трубы на участке фазового перехода нагреваемой жидкости за счет смены гидравлической схемы движения теплообменивающихся жидкостей, что исключит появление термоциклических напряжений критических величин, а также позволяет получить конструкцию высокотеплонапряженного теплообменника малых габаритов и уменьшить гидравлическое сопротивление при входе/выходе теплообменивающихся жидкостей.

Источники информации

1. Недужий И.А. и др. Теплообменник типа "труба в трубе". SU. А.с. N 397737, F28D 7/10. Приоритет - 30.06.71. Опубл. бюллетень изобретений N 37. 17.09.1973 - аналог.

2. Зубков Е.Т. и др. Теплообменный элемент. SU. А.с. N 399708, F28D 7/10. Приоритет - 16.09.71. Опубл. бюллетень изобретений N 39. 03.10.1973 - прототип.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в качестве устройства для организации гидравлической схемы нагрева жидкости с двух сторон в высокотеплонапряженном теплообменнике, работающем в режиме переменных нагрузок. Переходник жестко состыкован с трубами и образует теплообменный элемент типа "труба в трубе" в виде осевой втулки с центральным отверстием, разделенным по высоте на две автономные зоны, к каждой из которых под углом к оси отверстия подключены каналы одной из пар, каналы одной пары выполнены с наклоном противоположного направления относительно каналов другой пары, причем площадь поперечного сечения каналов увеличивается по мере удаления от центрального отверстия. Технический результат - конструкция переходника предлагаемого вида позволяет получить высокотеплонапряженный теплообменник малых габаритов и уменьшить гидравлическое сопротивление при входе/выходе теплообменивающихся жидкостей. 7 ил.

Переходник, жестко состыкованный с трубами и образующий теплообменный элемент типа "труба в трубе" в виде осевой втулки с центральным отверстием, разделенным по высоте на две автономные зоны, к каждой из которых под углом к оси отверстия подключены каналы одной из пар, причем каналы одной пары выполнены с наклоном противоположного направления относительно каналов другой пары, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения каналов увеличивается по мере удаления от центрального отверстия.