ПЕРЕХОДНИК Российский патент 2010 года по МПК F28D7/10 

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве переходника теплообменного элемента типа «труба в трубе» при смене гидравлической схемы движения теплообменивающихся жидкостей в теплообменнике ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.

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 /Зубков Е.Т. и др. Теплообменный элемент. SU. А.с. №399708. F28D 7/10. Приоритет - 16.09.71. Опубл. бюллетень изобретений №39. 03.10.1973 - аналог/.

Недостатком этого технического решения является наличие конструктивного зазора в соединении трубы с фасонной пробкой, 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. Кроме того, в плотном пучке теплообменных элементов затруднен надежный вход греющего теплоносителя в полость внутренней трубы.

Известен теплообменный элемент, состоящий из внутренней и наружной труб, канальных переходников, соединенных с обеими трубами и гидравлически сообщающих полость внутренней трубы с межтрубным пространством и полость между наружной и внутренними трубами с коллекторами, отличающийся тем, что концы наружной трубы выполнены в виде косых срезов по отношению к ее оси, канальный переходник установлен в наружную трубу и соединен с последней сварным швом по эллиптическому периметру, а каналы переходника образованы отверстиями, глухими в направлении его оси, и отверстиями, расположенными под углом к ней и выходящими на боковую поверхность последнего по разные стороны от сварного шва, кроме того, на боковой поверхности переходника на выходе канала в полость между наружной и внутренней трубами выполнена лыска заподлицо с наружным диаметром внутренней трубы, а последняя выполнена в виде змеевика, имеющего радиус гиба меньше половины наружного диаметра внутренней трубы /Каменский В.Г. и др. Теплообменный элемент. RU. Патент №2125695. F28D 7/10. Приоритет - 04.07.96. Опубл. бюллетень изобретений №3. 27.01.1999 - прототип/.

Недостатком этого технического решения является невысокая надежность теплообменного элемента типа «труба в трубе» с конструкцией такого переходника из-за вибрации внутренней трубы относительно наружной во время эксплуатации, что приводит к возникновению трещин в сварном шве, являющихся причиной снижения эксплуатационной надежности и, как следствие, не достигается обеспечение соответствующего ресурса работы теплообменника.

Технический результат изобретения - повышение надежности конструкции теплообменного элемента типа «труба в трубе» в условиях высоких перепадов температур теплообменивающихся жидкостей во время эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что переходник в виде осевой втулки с параллельными каналами и хвостовиками для подсоединения труб, жестко состыкованный с внутренней и наружной трубами и образующий теплообменный элемент типа «труба в трубе», причем дистанционирование внутренней трубы относительно наружной осуществляется с помощью гибов, причем гибы внутренней трубы расположены по винтовой линии с касанием каждого гиба с наружной трубой, при этом прямой участок после каждого витка гибов равен 4-6 диаметров внутренней трубы.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - показан продольный разрез переходника в составе теплообменного элемента типа «труба в трубе»;

на фиг.2 - поперечный разрез теплообменного элемента типа «труба в трубе» по А-А;

на фиг.3 - поперечный разрез теплообменного элемента типа «труба в трубе» по Б-Б.

Переходник 0 в составе теплообменного элемента типа «труба в трубе» содержит кромки для соединения труб: отводящей 1, внутренней 2, и крепится своим корпусом в виде втулки к наружной трубе 3. Переходник 0 в корпусе в виде втулки содержит два параллельных канала 4 и 5, при этом полости последних сообщены соответственно с полостями отводящей 1 и внутренней 2 труб без изменения проходного сечения. Параллельные каналы 4 и 5 расположены под одинаковым углом к оси теплообменного элемента типа «труба в трубе». Дистанционирование внутренней 2 трубы относительно наружной 3 осуществляется с помощью гибов 6, расположенных в плане по винтовой линии с касанием каждого гиба 6 с наружной трубой 3, причем прямой участок 7 после каждого витка гибов 6 внутренней трубы 2 равен 4-6 диаметрам этой трубы 2.

Переходник в составе теплообменного элемента типа «труба в трубе» работает следующим образом.

Процесс теплообмена с предлагаемым переходником 0 в составе теплообменного элемента типа «труба в трубе» осуществляется по противоточной гидравлической схеме. Жидкометаллический теплоноситель омывает внешнюю поверхность наружной трубы 3 и внутреннюю поверхность внутренней трубы 2 из-за наличия входа за счет канала 5. Нагреваемая жидкость движется по кольцевому каналу между внутренней 2 и наружной 3 трубами со входом в канал 4, откуда, далее, поступает в полость отводящей трубы 1. Дистанционирование внутренней трубы 2 относительно наружной 3 будет способствовать интенсификации теплообмена со стабилизацией потока на прямых участках 7 и исключать вибрацию внутренней трубы 2, которая может оказать влияние на возникновение трещины в сварном шве, соединяющем переходник 0 и наружную трубу 3.

Применение конструкции переходника предлагаемого вида повысит надежность работы теплообменного элемента типа «труба в трубе» на участке фазового перехода нагреваемой среды за счет смены гидравлической схемы теплообмена и, как следствие, исключения критических величин термоциклических напряжений, позволяет получить конструкцию высоконапряженного теплообменника малых габаритов, уменьшить величину гидравлического сопротивления теплообменивающихся жидкостей при прохождении через корпус переходника, а также обеспечить надежное дистанционирование внутренней трубы относительно наружной.

Изобретение относится к теплообменным устройствам и может быть использовано в качестве переходника теплообменного элемента типа «труба в трубе» при смене гидравлической схемы движения теплообменивающихся жидкостей в теплообменнике ядерной энергетической установки, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок. Переходник в виде осевой втулки с параллельными каналами и хвостовиками для подсоединения труб, жестко состыкованный с внутренней и наружной трубами и образующий теплообменный элемент типа «труба в трубе», причем дистанционирование внутренней трубы относительно наружной осуществляется с помощью гибов, причем гибы внутренней трубы расположены по винтовой линии с касанием каждого гиба с наружной трубой, при этом прямой участок после каждого витка гибов равен 4-6 диаметров внутренней трубы. Технический результат: конструкция переходника предлагаемого вида повышает надежность работы теплообменной трубы на участке фазового перехода нагреваемой жидкости, так как меняется гидравлическая схема теплообмена, что приводит к отсутствию термоциклических напряжений. 3 ил.

Переходник в виде осевой втулки с параллельными каналами и хвостовиками для подсоединения труб, жестко состыкованный с внутренней и наружной трубами и образующий теплообменный элемент типа «труба в трубе», причем дистанционирование внутренней трубы относительно наружной осуществляется с помощью гибов, отличающийся тем, что гибы внутренней трубы расположены по винтовой линии с касанием каждого гиба с наружной трубой, при этом прямой участок после каждого витка гибов равен 4-6 диаметров внутренней трубы.