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 ядерногй 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 переходник для теплообменного элемента, выполненный в виде втулки с каналами для сред и хвостовиками для подсоединения труб, причем хвостовики смещены относительно втулки, а каналы расположены параллельно ей. /Иванов С.М. и др. Переходник для теплообменного элемента. SU. А.с. №328315. F28D 7/10. Приоритет - 08.06.70. Опубл. бюллетень изобретений №6. 02.02.197 - прототип/.

Недостатком этого технического решения является невысокая надежность теплообменного элемента типа «труба в трубе» с конструкцией такого переходника из-за отсутствия симметрии сварного шва соединяемых труб, что приведет в процессе эксплуатации к возникновению трещины в режиме переменных нагрузок из-за термоциклических напряжений, а также наличие большой величины гидравлического сопротивления в проходном сечении входа теплоносителя в полость внутренней трубы из-за отсутствия плавного входа.

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, содержащий корпус в виде втулки с параллельными каналами, кромки для подсоединения труб, и образующий с последними теплообменный элемент типа «труба в трубе», причем один из параллельных каналов, в сечении раздела трактов переходника, выполнен с площадью проходного сечения, равной площади проходного сечения каждой из труб, соединенных впритык к кромкам переходника, площадь проходного сечения другого параллельного канала равна площади проходного сечения межтрубного пространства, образованного внутренней и внешней трубами, причем оба параллельных канала направлены под одинаковым углом к основной оси теплообменного элемента.

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 теплообменного элемента типа «труба в трубе» по А-А.

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 содержит два параллельных канала 4 и 5, причем один из параллельных каналов, в сечении раздела трактов переходника 0, выполнен с площадью проходного сечения, равной площади проходного сечения каждой из труб 1 и 2, соединенных впритык к кромкам переходника 0, площадь проходного сечения другого параллельного канала равна площади проходного сечения межтрубного пространства, образованного внутренней 2 и внешней 3 трубами, причем оба параллельных канала 4 и 5 направлены под одинаковым углом к основной оси теплообменного элемента.

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 канала 5. Нагреваемая жидкость движется по кольцевому каналу между внутренней 2 и наружной 3 трубами со входом в канал 4, далее 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, позволяет получить конструкцию высоконапряженного теплообменника малых габаритов, уменьшить величину гидравлического сопротивления теплообменивающихся жидкостей при прохождении через корпус переходника.

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 корпус в виде втулки с параллельными каналами, кромки для подсоединения труб, и образующем с последними теплообменный элемент типа «труба в трубе», один из параллельных каналов, в сечении раздела трактов переходника, выполнен с площадью проходного сечения, равной площади проходного сечения каждой из труб, соединенных впритык к кромкам переходника, площадь проходного сечения другого параллельного канала равна площади проходного сечения межтрубного пространства, образованного внутренней и внешней трубами, причем оба параллельных канала направлены под одинаковым углом к основной оси теплообменного элемента. 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 корпус в виде втулки с параллельными каналами, кромки для подсоединения труб, и образующий с последними теплообменный элемент типа «труба в трубе», отличающийся тем, что один из параллельных каналов, в сечении раздела трактов переходника, выполнен с площадью проходного сечения, равной площади проходного сечения каждой из труб, соединенных впритык к кромкам переходника, площадь проходного сечения другого параллельного канала равна площади проходного сечения межтрубного пространства, образованного внутренней и внешней трубами, причем оба параллельных канала направлены под одинаковым углом к основной оси теплообменного элемента.