КРЕПЛЕНИЕ Российский патент 2010 года по МПК F28F9/00 F28F9/13 

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве крепления пучка теплообменных труб теплонапряженного малогабаритного теплообменника в составе паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.

Известен дистанционирующий элемент трубного теплообменного пучка в виде волнообразной ленты, причем на вогнутых участках волн выполнены дополнительные выступы, образованные поперечно надсеченными и отогнутыми ее участками, а дополнительные выступы ленты имеют профиль, аналогичный профилю волн ленты [1].

Недостатком этого технического решения является сложность обеспечения надежного крепления волнообразной ленты при фиксированном ее положении по высоте пучка теплообменных труб, осуществляемого при собранном пучке теплообменных труб в замкнутом объеме путем укрепления к внутренней поверхности корпуса или периферийным кольцам, которые способствуют увеличению коэффициента гидравлического сопротивления из-за сжатия проходного сечения межтрубного пространства.

Известна дистанционирующая трубная решетка теплообменника, содержащая обод и закрепленную в нем двухрядную систему планок с углублениями под трубы, при этом ряды планок дополнительно соединены по периметру решетки посредством соединений серьга-штырь, причем серьги закреплены на планках одного ряда, а штыри - на планках другого ряда [2].

Недостатком этого технического решения является достаточно ограниченная область применения из-за наличия крепежных элементов, занимающих большие объемы для их размещения, а в корпусном теплообменнике определенной длины после их установки они не ремонтопригодны, то есть ресурс эксплуатационной надежности существенно снижен. В то же время эти устройства не способствуют интенсификации процесса теплообмена.

Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение максимальной компактности пучка теплообменных труб малогабаритного теплообменника и достижение высокой степени эффективности теплообмена за счет компоновки поверхности теплосъема во время эксплуатации, увеличение ресурса надежной работы конструкции теплообменника при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого им объема.

Указанный технический результат достигается тем, что в креплении, содержащем обод с рядами планок, расположенных в каждом ряду параллельно, а в смежных - под углом относительно друг друга и имеющих участки контакта с трубами, планки в каждом ряду наклонены относительно продольной оси труб, а участки контакта планок с трубами в каждом последующем ряду смещены относительно участков контакта предыдущего ряда по винтовой линии.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - часть крепления с трубой с видом в изометрии;

на фиг.2 - разрез части крепления с трубой;

на фиг.3 - взаимодействие труб с планками одного ряда и их геометрия.

Крепление как внутрикорпусное устройство теплообменника (не показан) содержит обод 0 с рядами планок 1, расположенных в каждом ряду параллельно, а в смежных - под углом относительно друг друга. Параллельные планки 1 одного ряда соединены с параллельными планками 1 смежного ряда перемычками 2, образуя ячейки для труб 3, причем параллельные планки одного ряда наклонены относительно продольной оси труб 3, а угол наклона планок, в порядке очередности рядов, выполнен по винтовой линии и определяется математическим выражением:

где α - угол наклона параллельных планок ряда;

t - поперечный шаг параллельных планок в ряде;

D - минимальный диаметр трубы по стандарту на поставку;

b - проекция толщины планки на сечение, параллельное торцевой поверхности обода;

Н - высота ряда планок;

h - высота контакта планки с трубой.

Все величины под знаком arctg имеют размерность [мм]. Крепление работает следующим образом.

Крепление устанавливается в корпусе теплообменника (не показан) для дистанционирования труб 3 относительно друг друга на прямых участках последних, чтобы исключить их перетирание в результате вибраций, возникающих в результате турбулентного движения жидкометаллического теплоносителя в межтрубном пространстве. Крепление укрепляется через определенные отрезки трубного пучка к корпусу теплообменника. Кроме того, конструкция крепления способствует более лучшему перемешиванию жидкометаллического теплоносителя при движении.

Выполнение конструкции крепления предлагаемого вида обеспечит эффективное дистанционирование и работу пучка теплообменных труб теплонапряженного малогабаритного теплообменника с максимально компактным трубным пучком в составе паропроизводящей корабельной ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок, отвечающих требованиям технологичности, монтажа и эксплуатационной надежности при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема.

Источники информации

1. Камашев Б.М. и др. Дистанционирующий элемент. SU. А.с. №800582, F28F 9/00. Приоритет - 26.04.79. Опубл. бюллетень изобретений №4, 30.01.1981 - аналог.

2. Филимонов М.И. и др. Дистанционирующая трубная решетка теплообменника. SU. А.с. №1334039, F28F 9/22. Приоритет - 08.04.86. Опубл. бюллетень изобретений №32, 30.08.1987 - прототип.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при креплении пучка теплообменных труб высокотеплонапряженного теплообменника ядерной энергетической установки. В креплении, содержащем обод с рядами планок, расположенных в каждом ряду параллельно, в смежных - под углом относительно друг друга и имеющих участки контакта с трубами, причем планки в каждом ряду наклонены относительно продольной оси труб, участки контакта планок с трубами в каждом последующем ряду смещены относительно участков контакта предыдущего ряда по винтовой линии. Технический результат - конструкция крепления предлагаемого вида обеспечит надежную работу пучка теплообменных труб высокотеплонапряженного теплообменника ядерной энергетической установки за счет их плотного дистанционирования, а также исключает вибрацию труб. 3 ил.

Крепление, содержащее обод с рядами планок, расположенных в каждом ряду параллельно, а в смежных - под углом относительно друг друга и имеющих участки контакта с трубами, отличающееся тем, что планки в каждом ряду наклонены относительно продольной оси труб, а участки контакта планок с трубами в каждом последующем ряду смещены относительно участков контакта предыдущего ряда по винтовой линии.