ПЕРЕХОДНИК Российский патент 2011 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 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 /Недужий И.А. и др. Теплообменник типа «труба в трубе». А.с. SU №397737. F28D 7/10. Приоритет 30.06.71. Опубл. в Б.И. №37. 17.09.1973 - аналог/.

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 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. А.с. SU №399708. F28D 7/10. Приоритет 16.09.71. Опубл. в Б.И. №39. 03.10.1973 - прототип/.

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.

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 в переходнике, содержащем переточные окна, осевые, радиальные и кольцевой каналы, кромки для герметичного соединения труб и образующем с последними теплообменный элемент типа «труба в трубе», кромки переходника с одной стороны соединены с внутренней и наружной трубами впритык, при этом кромка для соединения внутренней трубы удалена от переходника относительно кромки для подсоединения наружной трубы таким образом, что образует камеру, сообщенную с полостью трубы, соединенной впритык к кромке переходника с другой стороны, с помощью эквидистантно расположенных переточных окон, радиальные каналы выполнены плоскими с шириной, равной диаметру осевого канала для подсоединения внутренней трубы, вытянуты вдоль оси переходника и выполнены с наклоном к его оси, а полость внутренней трубы через осевой канал переходника сообщена с радиальными.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

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

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

Переходник 0 в составе теплообменного элемента типа «труба в трубе» содержит кромки для соединения отводящей 1, внутренней 2, наружной 3 труб. Переходник 0 при соединении кромок впритык с отводящей трубой 2 образует камеру 4, при этом содержит два радиальных и идентичных симметрично расположенных плоских канала 5 с шириной, равной внутреннему диаметру осевого канала 6, сообщенную с полостью внутренней трубы 2, причем радиальные каналы 5 вытянуты вдоль оси переходника 0 и выполнены с наклоном к его оси. Кромка осевого канала 6 расположена относительно кромки для подсоединения наружной трубы 3 с удалением от переходника 0 и образованием камеры 7, сообщенной с полостью отводящей трубы 1 с помощью эквидистантно расположенных переточных окон 8. Дистанционирование внутренней трубы 2 относительно наружной 3 осуществляется с помощью ребра 9 с изменяющимся углом закрутки.

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

Процесс теплообмена с предлагаемым переходником 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 двух радиальных и идентичных симметрично расположенных плоских каналов 5. Нагреваемая жидкость движется по кольцевому каналу между внутренней 2 и наружной 3 трубами с закруткой потока, при этом попадая в камеру 7, здесь структура потока нагреваемой жидкости стабилизируется за счет некоторого увеличения объема. Далее через эквидистантно расположенные переточные окна 8 поступает в полость отводящей трубы 1.

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.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в переходниках 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. В переходнике, содержащем переточные окна, осевые, радиальные и кольцевой каналы, кромки для герметичного соединения труб и образующем с последними теплообменный элемент типа «труба в трубе», кромки переходника с одной стороны соединены с внутренней и наружной трубами впритык, при этом кромка для соединения внутренней трубы удалена от переходника относительно кромки для подсоединения наружной трубы таким образом, что образует камеру, сообщенную с полостью трубы, соединенной впритык к кромке переходника с другой стороны, с помощью эквидистантно расположенных переточных окон, радиальные каналы выполнены плоскими с шириной, равной диаметру осевого канала для подсоединения внутренней трубы, вытянуты вдоль оси переходника и выполнены с наклоном к его оси, а полость внутренней трубы через осевой канал переходника сообщена с радиальными. Технический результат: конструкция переходника предлагаемого вида позволяет повысить надежность работы теплообменного элемента типа «труба в трубе» на участке фазового перехода нагреваемой среды за счет смены гидравлической схемы теплообмена и, как следствие, исключить критические величины термоциклических напряжений. 2 ил.

Переходник, содержащий переточные окна, осевые, радиальные и кольцевой каналы, кромки для герметичного соединения труб, и образующий с последними теплообменный элемент типа «труба в трубе», отличающийся тем, что кромки переходника с одной стороны соединены с внутренней и наружной трубами впритык, при этом кромка для соединения внутренней трубы удалена от переходника относительно кромки для подсоединения наружной трубы таким образом, что образует камеру, сообщенную с полостью трубы, соединенной впритык к кромке переходника с другой стороны с помощью эквидистантно расположенных переточных окон, а радиальные каналы выполнены плоскими с шириной, равной диаметру осевого канала для подсоединения внутренней трубы, вытянуты вдоль оси переходника и выполнены с наклоном к его оси, а полость внутренней трубы через осевой канал переходника сообщена с радиальными каналами.