ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2010 года по МПК F28D7/00 F28D7/08 F28F1/10 

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

Известен теплообменник, содержащий пучок труб с поперечными перегородками, внутренний и наружный корпусы с отверстиями для входа и выхода теплоносителя и уплотнениями, причем внутренний корпус выполнен в виде спирально-навитой оболочки, охватывающей пучок труб с перегородками, а уплотнения установлены у выхода теплоносителя, при этом наружный корпус в местах установки уплотнений выполнен с разъемами [1].

Недостатком этого технического решения является низкая вибропрочность конструкции теплообменника и недостаточно интенсивный теплообмен.

Известен кожухотрубчатый теплобменник с гофрированными листами в межтрубном пространстве для направления потока теплоносителя, причем листы выполнены с вырезами на вершинах гофр, равными половине сечения труб и примыкающими своими кромками к поверхности соответствующей трубы [2].

Недостатком этого технического решения является недостаточно интенсивный теплообмен, что приводит к увеличению весогабаритных параметров, невысокая надежность при технологическом процессе, связанная с тем, что в районе контакта кромок выреза с трубой большая вероятность перетирания труб из-за неравномерности температурного поля в поперечном сечении трубного пучка, а также незащищенность трубной доски со стороны первого контура от тепловых ударов теплоносителя.

Технический результат изобретения - форсированный теплообмен для получения малых габаритов оборудования за счет повышения равномерности температурного поля в поперечном сечении трубного пучка и уменьшение относительной деформации труб при температурных удлинениях.

Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменнике, содержащем установленный в корпусе пучок теплообменных труб зигзагообразной формы с наружным винтовым оребрением на прямых участках, дистанционирующие пластины, размещенные между трубами пучка с образованием смесительных камер в зоне гиба последних, согласно изобретению пластины имеют утолщения на прямых участках труб и эквидистантные им выемки с образованием вокруг каждой из труб индивидуального канала, сообщающего смесительные камеры между собой.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлен продольный разрез теплообменника;

на фиг.2 - участок поперечного разреза;

на фиг.3 - продольный разрез пластины межтрубного пространства;

на фиг.4 - фронтальный вид пластины.

Теплообменник содержит корпус 0 с патрубками входа 1 питательной воды и выхода 2 пара, входа 3 жидкометаллического теплоносителя и его выхода 4, с расположенным внутри корпуса 0 пучком теплообменных труб 5, дистанционируемых пакетом гофрированных пластин 6 межтрубного пространства, причем теплообменные трубы 5 на прямых участках имеют наружное винтовое оребрение 7. Пластины 6 имеют утолщения 8 на прямых участках и эквидистантные трубам 5 выемки 9 с образованием вокруг каждой трубы индивидуального винтового канала 10, сообщенного со смесительной камерой 11, образованного в районе гибов труб 5 и пластин 6.

Теплообменник работает следующим образом.

Тепловой процесс обмена в конструкции теплообменника организуется по противоточной схеме движения жидкостей. Жидкометаллический теплоноситель через патрубок 3 входа поступает в межтрубное пространство пучка теплообменных труб 5, далее, за счет некоторого сжатия проходного сечения пакетом гофрированных пластин 6 межтрубного пространства, обеспечивается гидравлическая равномерность раздачи по винтовым каналам 10, образованным винтовым оребрением 7 труб 5 и пластинами 6. В смесительных камерах 11, образованных за счет выборки ребер 7 в местах гибов труб 5 и соответствующего удаления утолщений 8 в пластинах 6, происходит смешение теплоносителя для исключения разверки температурного поля в поперечном сечении всего теплообменника, который далее выходит через патрубок 4 выхода жидкометаллического теплоносителя. Питательная вода через патрубок 1 входа поступает в раздающую камеру, где обеспечивается гидравлическая равномерность раздачи по теплообменным трубам 5, и далее, закручиваясь с помощью внутритрубного вытеснителя с изменяющимся углом закрутки, превращается в пар, поступающий в собирающую камеру, откуда выходит через патрубок 2 выхода пара.

Применение конструкции теплообменника предлагаемого вида позволит исключить вибрацию пакета пластин межтрубного пространства в районе входа теплоносителя при технологическом процессе, улучшит интенсивность теплообмена, а в местах гибов теплообменных труб и, соответственно, пластин теплоноситель из-за наличия смесительных камер достигает равномерности температурного поля в поперечном сечении теплообменника, что повысит эксплуатационную надежность конструкции в целом.

Источники информации

1. Науменко В.В. и др. Теплообменник. SU а.с. №293490. F28D 7/00. Приоритет - 16.04.63. Опубл. бюллетень изобретений №42. 19.09.1973 - аналог.

2. Ткач Г.А. и др. Кожухотрубчатый теплообменник. SU а.с. №370441. F28D 7/00. Приоритет - 23.09.68. Опубл. бюллетень изобретений №11. 15.02.73 - прототип.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в качестве теплообменника ядерной энергетической установки, работающей в режиме переменных нагрузок. В теплообменнике, содержащем установленный в корпусе пучок теплообменных труб зигзагообразной формы с наружным винтовым оребрением на прямых участках, дистанционирующие пластины, размещенные между трубами пучка с образованием смесительных камер в зоне гиба последних, пластины имеют утолщения на прямых участках труб и эквидистантные им выемки с образованием вокруг каждой из труб индивидуального канала, сообщающего смесительные камеры между собой. Технический результат изобретения - форсированный теплообмен для получения малых габаритов оборудования за счет повышения равномерности температурного поля в поперечном сечении трубного пучка и уменьшение относительной деформации труб при температурных удлинениях. 4 ил.

Теплообменник, содержащий установленный в корпусе пучок теплообменных труб зигзагообразной формы с наружным винтовым оребрением на прямых участках, дистанционирующие пластины, размещенные между трубами пучка с образованием смесительных камер в зоне гиба последних, отличающийся тем, что пластины имеют утолщения на прямых участках труб и эквидистантные им выемки с образованием вокруг каждой из труб индивидуального канала, сообщающего смесительные камеры между собой.